1. 病理學：不規則的軟骨損害，在負重區域的軟骨下骨硬化、囊腫，邊緣骨贅增生，干骺端血流增加及不同程度的滑膜炎。
2. 組織學：早期軟骨表面碎裂、軟骨細胞增生、軟骨面縱向裂開、結晶沉積，同時存在著軟骨修復、骨贅增生；晚期出現軟骨的徹底破壞，表現為軟骨硬化、軟骨消失及軟骨下局灶性骨壞死。
3. 生物力學：關節軟骨的可伸張性、抗壓力、抗剪切力及軟骨通透性降低。軟骨水分增加，過度腫脹，軟骨下骨硬化。
4. 生化改變：蛋白聚糖的含量（濃度）下降，其分子大小和聚集度改變，膠原纖維的大小、排列以及基質大分子的合成和降解均出現異常改變。