Dal punto di vista elettrocardiografico, la FA è caratterizzata dal fatto che le onde P sono sostituite da rapide oscillazioni (onde fibrillatorie) che hanno ampiezza, forma e frequenza variabili. A queste si associa una frequenza ventricolare variabile a seconda che la conduzione atrio-ventricolare sia conservata o no. La frequenza ventricolare è irregolare e rapida quando la conduzione atrioventricolare è conservata, mentre in presenza di blocco atrio-ventricolare completo o tachicardia ventricolare o giunzionale è possibile riscontrare la presenza di cicli cardiaci regolari (valutati come intervallo R-R).