骨关节炎的发病机理不明。有几种说法：
(一) 软骨的变性和崩溃 大多数人认为骨关节炎最初的病理变化为软骨的基质内缺乏蛋白糖原和胶原，接着浅层的软骨细胞数量减少，使关节软骨松松地挂在关节腔内，受不起应力容易发生折断。在生化方面，老年人的软骨水份减少，硫酸软骨素6与硫酸软骨素4的比例增高，各种促使软骨裂解的酶也相应出现。这些酶来自软骨本身，滑膜和关节液中的细胞成份，目前还不清楚。
(二)骨内高压所致 Harrison首先研究骨内血液动力学变化，发现髋关节骨关节炎者股骨头内动脉与静脉的通路阻断。Phillips经静脉造影发现静脉回流不足，骨内窦状隙扩张，并有动脉性充血，这种骨内高压是引起疼痛的原因;另一方面Trueta认为由於骨内压力分布的不均匀，使某些区域承受过多的应力，而某一些区域却又应力不足，容易发生软骨变性。
(三)软骨下骨质僵硬使关节软骨丧失了对应力的应变能力，尤其是不能承受横向的应力，容易产生剪力使软骨产生水平状劈裂。什么原因引起软骨下骨质僵硬目前还不明了，可能与肌肉骨骼系统缺乏必需的动力，使骨与软骨丧失了脉冲式刺激力量。
(四)力学上变化 为了维持力学上平衡，髋关节必须承受3-4倍体重的力，这个力是体重与髋部外展肌群的垂直合力。任何因素使关节表面面积减少的结果都可以使单位面积负重量增加。以髋部为例，头的直径不变，其断面表面积可以大至11.5平方厘米，小至4.71平方厘米，相差竟达250%。据Pauwels认为，髋臼软骨下骨质的X线表现是髋部的应力分布图。在正常情况下，压力均匀分布，软骨下骨质应该表现为相同的厚度。如果髋关节有髋臼发育不良，负荷的力线将出现离心性偏斜，这时在髋臼的外侧部分将因骨质增生而显得骨密度增高。Pauwels认为髓部的合力方向为股骨头的中心至髋臼的中心。但Bombelli却认为合力不通过髋臼的中心而在其内侧1/3处通过。
