發病機理：HbA珠蛋白β鏈第6位氨基酸上的谷氨酸為纈氨酸所代替后形成HbS﹐HbS有電荷的改變﹐在低氧狀態下溶解度比HbA低5倍。在氧分壓低的毛細血管區﹐HbS溶解度銳減而成半凝膠狀態﹐集合成管狀﹐使紅細胞扭曲成鐮刀狀﹐叫做鐮變。開始鐮變時鐮狀細胞是可逆的﹐經過反復缺氧則形成不可逆性鐮狀細胞。鐮狀細胞僵硬﹑變形性差﹐不易通過毛細血管而使毛細血管內血流減慢﹐引起組織缺氧﹐加重鐮變過程﹐形成惡性循環。血流緩慢又引起微血栓﹐導致不同部位的劇烈疼痛。鐮狀細胞在毛細血管內遭受機械性損傷﹐容易破壞﹐導致血管內溶血。未被破壞者因含有包涵體容易在脾臟內破壞﹐導致血管外溶血。