脊髓空洞症有不同的病因，所出现的病理变化是不一样的。
脊髓空洞症最常见的原因是Chiari畸形，也就是小脑扁桃体下疝畸形。Chiari畸形多合并存在扁平颅底、颅底凹陷、小脑扁桃体下疝，这些会导致颅颈交界位置的拥挤，小脑扁桃体会向前方压迫脑干，从而导致脑脊液的循环障碍。这样会引起脊髓中央管的压力增高，随着时间推移，脊髓中央管逐渐扩张，从而形成脊髓空洞，其空洞壁为室管膜细胞。
其他病因像椎管内的感染、蛛网膜下腔出血、粘连性蛛网膜炎、脊髓梗死、脊髓出血、脊髓挫伤所形成的空洞，多位于脊髓实质内，其空洞壁在病理学上多为胶质细胞，而不是室管膜细胞。
