組織學發現膠原纖維大小、形狀、排列異常，與酶缺陷有關，膠原纖維代謝障礙，彈力纖維量增加，引起系統復雜的臨床表現。
本病發病機制目前還不十分清楚。多有家族史，發病多符合常染色體顯性遺傳或常染色體隱性遺傳，部分符合X 連鎖隱性遺傳。
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅷ、Ⅺ型為常見染色體顯性遺傳。臨床研究證明，膠原蛋白Ⅰ的α-1 和α-2 基因定位于7 號染色體。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型膠原蛋白即問質膠原蛋白，由基因組合顯示，沿著叁螺旋區域的進化保守位置有大量相對小的外顯子，使其Ⅰ型膠原的可溶性增加，超微結構示膠原纖維直徑增加，交聯異常。前膠原肽酶缺損，可能是因膠原的一級結構異常或代謝異常所引起。常染色體隱性遺傳者，其皮膚或大動脈等組織中無Ⅲ型膠原，即使在成纖維細胞培養時也無Ⅲ型膠原合成，因此認為可能是由于與Ⅲ型膠原相關基因異常所引起。1990 年Zafarullah等證實了在叁螺旋531 位氨基酸密碼子GCT（丙）→ACT（蘇）的改變，其丙氨酸等位基因的頻率為0.68。Ⅲ型膠原同Ⅰ型膠原一樣幾乎遍布全身，尤其是動脈中層、大動脈內膜和肺泡隔等間質處，主要由Ⅲ型膠原構成。根據其分布部位分析，Ⅲ型膠原可能與某些組織彈性的穩定性有關。另外，對纖維形成起作用的Ⅰ型膠原也有很大影響。
因此，Ⅲ型膠原缺損可出現因血管和各種臟器強度減弱而引起的各種臨床癥第Ⅳ型通常為常染色體顯性遺傳，但也有常染色體隱性遺傳或性連鎖隱性遺傳。本型膠原蛋白基因定位于164q21～q31。1988 年Superti-Furga 等證明成纖維合成了正常大小的和縮短的Ⅲ型膠原鏈，在叁螺旋區域內，其基因和中部有一大的缺失即編碼區外顯子16 缺失。1991 年Richards 等發現纈氨酸替換甘氨酸910 的G→T 突變。
1992 年Kontusaari 等發現COL3-AⅠ基因的單個堿基替換，將1018 位的甘氨酸密碼子轉變成天冬氨酸密碼子，由于甘氨酸的突變，使其皮膚成纖維細胞分泌到介質中的Ⅲ型膠原蛋白量顯著降低。在有些病例其成纖維細胞可以合成Ⅲ型膠原前質，但其全部膠原前質向細胞外的分泌障礙。第Ⅴ型為性連鎖隱性遺傳，Ⅴ型膠原蛋白基因定位于2q24.3～q31。
本型膠原蛋白有3 個鏈的變異體，它有特異性細胞周圍的分布，通常位于基底膜和間質之間，可能有助于大直徑纖維的定向。在真皮成纖維細胞培養合成的膠原易溶，同時在細胞與培養液中的賴氨酰氧化酶活性降低。此種酶與膠原及彈性蛋白的交聯形成有關，故此酶缺乏可使正常膠原纖維交聯形成受抑制，導致膠原纖維形成障礙。
第Ⅵ型為常染色體隱性遺傳，本型膠原蛋白基因定位于2q27.3。病人皮中羥賴氨酸殘基減少，尿中羥賴氨酸排泄亦減少。另外，成纖維細胞培養時，賴氨酸羥化酶活性降低。羥賴氨酸對Ⅰ型膠原的交聯形成有特別重要的作用，它的缺損可致富有Ⅰ型膠原的皮膚膠原缺乏交聯，從而減弱皮膚彈性的穩定性，引起各種臨床癥狀。該亞型主要因Ⅰ型膠原酶缺損所引起。
第Ⅶ型多為常染色體隱性遺傳，本型膠原蛋白基因定位于3p21.3。Ⅶ型膠原蛋白有1 個叁螺旋區域，它較Ⅰ型蛋白的叁螺旋區長一半，并以二硫鍵穩定的二聚體分布于基底層之下的真皮-表皮基底膜區，造成膠原前質異常堆積于皮膚等結締組織中，使正常膠原成熟發生障礙。Ryynanen 等1992 年證實Ⅶ型膠原蛋白在真皮-上皮基底膜區表達，在人類皮膚發育過程中可能是該型膠原蛋白的主要細胞來源。Ⅶ型膠原蛋白僅局限于分層的鱗狀上皮之下的基底膜區。在該皮膚基底膜區內，本型膠原蛋白位于上部乳頭真皮的致密層和亞致密層區域內。免疫定位證實本型膠原蛋白是錨定纖維的主要膠原組成成分。在對真皮氨基酸進行分析證明，其胱氨酸顯著增加，甘氨酸、羥脯氨酸減少，非膠原成分增加，患者成纖維細胞的氨基端膠原前質肽酶活性明顯下降，表明該酶缺損可使膠原前質合成過多而引起相應的臨床癥狀。
第Ⅷ型為常染色體顯性遺傳，本型膠原蛋白基因定位于在3q12～q13.1。在膠原蛋白中，該型膠原蛋白因其組織分布和生物合成性質而可能是獨特的。Ⅷ型膠原蛋白-N-原肽酶裂解位點和正常時參與膠原纖維內共價分子間交聯的一個賴氨酸殘基的丟失，致使在內皮細胞基底膜的主要成分減少。
第Ⅸ型、Ⅹ型為常染色體隱性遺傳，前者膠原蛋白基因定位于6q12～q14，后者則定位于6q21～q22.3。Ⅸ型膠原蛋白含有半胱氨酸殘基的短非膠原肽，為軟骨特異性膠原蛋白。Ⅹ型是軟骨的一短鏈次要膠原蛋白，在長骨的生長和發育期間，軟骨細胞依次經過增殖期、肥大期和變性期，形成了軟骨發育不良和軟骨性的其他疾病，大部分可有血小板功能的改變。此外，由于膠原蛋白亞型的不斷出現，其新的分型和基因定位也相繼被標明，如Ⅻ型膠原蛋白基因定位于6q12～q24；ⅩⅤ型膠原蛋白基因定位于9q21～q22；ⅩⅥ型膠原蛋白基因定位于1q34～q13；ⅩⅦ型膠原蛋白基因定位于6 號染色體，Ⅷ型膠原蛋白基因定位于21a22.3。
通過連鎖分析，膠原蛋白的叁核苷酸結構重復序列不穩定，有可能導致諸如無法解釋的膠原性疾病或可疑性膠原病。病理：利用組織學、組織化學和電鏡檢查患者皮膚及其他器官的彈力纖維，We-schler 發現膠原纖維量減少，彈力纖維減少。Gulkumen 觀察病人的皮膚膠原束排列紊亂，其大小也有改變，而且彈力纖維交織網增多。血管病變嚴重的病例，可見有動脈彈力纖維破裂成碎片及黏液性水腫性退行性變。總之，不同報道者報道的病理改變亦不相同。