Existen numerosas enfermedades con las que se asocia la parosmia. En un estudio de caso, Frasnelli et al. se examinaron cinco pacientes que sufrieron parosmia o fantasmia, la mayoría como resultado de infecciones del tracto respiratorio superior (URTI). Se plantea la hipótesis de que las URTIs pueden provocar parosmia debido al daño a las neuronas receptoras olfativas (ORN). La afección se ha relacionado con la enfermedad por coronavirus 2019 como un efecto secundario poco frecuente. La exposición a solventes dañinos también se ha relacionado con la parosmia, específicamente por las ORNS dañinas.El daño a estas neuronas podría hacerlas incapaces de codificar correctamente una señal que representa un olor en particular, lo que enviaría una señal errónea al centro de procesamiento de olores, el bulbo olfativo. Esto, a su vez, conduce a que la señal desencadene un olor diferente al olor estimulante, y por lo tanto el paciente no puede sincronizar los olores de entrada y salida. El daño a los ORN describe un defecto periférico en la vía, pero también hay casos en los que el daño al centro de procesamiento en el cerebro puede conducir a olores distorsionados.

Diferentes tipos de traumatismos craneales también podrían provocar disfunciones relacionadas con lo que controla el área cerebral afectada. En los seres humanos, el bulbo olfativo se encuentra en el lado inferior del cerebro. El daño físico a esta área alteraría la forma en que el área procesa la información de varias maneras, pero también hay enfermedades que pueden alterar el funcionamiento de esta área. Si la parte del cerebro que interpreta estas señales de entrada está dañada, entonces es posible una salida distorsionada. Esto también llevaría a la parosmia. La epilepsia del lóbulo temporal ha dado lugar a casos de parosmia, pero estos fueron solo temporales; el inicio de la parosmia fue una convulsión y, por lo general, duró una o dos semanas después. La parosmia a veces se asocia con la enfermedad de Parkinson. Aunque la vía específica es indeterminada, la falta de dopamina ha dado lugar a casos documentados de parosmia y fantasmia.