血清鈣離子濃度降低是本病的直接原因。正常小兒血清總鈣濃度穩定在2.25～2.75mmol/L（9～1lmg/dl ），主要靠維生素D、甲狀旁腺素及降鈣素的調節作用予以維持。
血清鈣含有三種形式：
① 蛋白結合鈣（40%）為1.13 mmol/L（4.5mg/dl ）；
② 彌散鈣（60%）1.38 mmol/L（5.5mg/dl ），其中80%為離子鈣1.13mmol/L（4.5mg/dl ）；
③ 枸椽酸鈣約0.13 mmol/L（0.5mg/dl ）。三者中以鈣離子生物活性最強，并受血pH值和血磷濃度的影響，血pH和血磷增高時鈣離子濃度降低。當維生素D缺乏時，血鈣、磷含量降低，若甲狀旁腺功能代償不全，骨鈣不能游離，血鈣繼續降低，當血清總鈣量低于1.75～1.88 mmol/L或游離鈣低于l mmol/L時，神經肌肉興奮性增強，而發生驚厥或手足搐搦。