發病機制
發病原因尚不明確，一般認為與以下因素相關：
（1）中樞神經系統功能異常：纖維肌痛綜合征患者存在疼痛刺激閾值降低及痛覺過敏現象，較低痛覺刺激就會導致患者明顯疼痛，中樞神經系統異常可能在發病機制中起核心作用。研究發現，纖維肌痛綜合征患者血清和腦脊液中去甲腎上腺素、5-羥色胺、內啡肽及前體色氨酸等下調痛覺信號的神經遞質濃度降低，P物質和興奮性氨基酸水平等放大痛覺信號的神經遞質濃度增高。
（2）神經內分泌功能異常：研究證實，纖維肌痛綜合征患者存在下丘腦-垂體-腎上腺軸和下丘腦-垂體-甲狀腺軸應激障礙，同時血清中生長抑素水平升高。
（3）免疫系統異常：免疫功能紊亂可參與了纖維肌痛綜合征發病。研究發現，患者外周血CD4及CD4/CD8比值明顯升高[2] 。纖維肌痛綜合征皮膚細胞中的白細胞介素-10、白細胞介素-6與腫瘤壞死因子-α較健康對照組升高[3] ，提示這些細胞因子釋放參與了該病發生。
（4）遺傳因素：本病存在家族聚集性，病人直系親屬患病機率為6.4%[4] ,明顯高于對照組，提示該病有遺傳傾向。關于基因多態性與纖維肌痛綜合征的相關性，目前結論不一。
（5）環境因素：感染、社會壓力、軀體創傷及其他疾病可能促發本病。有遺傳易感性的患者受到上述環境因素影響，可促進纖維肌痛綜合征發生。研究發現，萊姆病和感染艾滋病、乙型肝炎、丙型肝炎和細小病毒的患者發生纖維肌痛綜合征機率較未感染者明顯升高。另有研究發現，女性受虐待頻率與纖維肌痛綜合征發病率也有關。軀體創傷如急性頸椎棘突勞損患者中高達22%的患者出現纖維肌痛綜合征癥狀。
病理改變
研究公認，纖維肌痛綜合征患者肌肉組織無特異性損傷。但國外研究發現纖維肌痛綜合征患者股四頭肌活檢中存在細胞基膜空袖、脂褐質小體和其他退行性改變，提示纖維肌痛綜合征患者可能存在局部肌肉血液灌流減少。