尚未闡明，病毒、惡性血液病、自身免疫病等并發AIHA或原發性AIHA可能通過遺傳基因突變和（或）免疫功能紊亂、紅細胞膜抗原改變，刺激機體產生相應抗紅細胞自身抗體，導致紅細胞壽命縮短，發生溶血。
1）遺傳素質：新西蘭黑鼠是AIHA的動物模型，較易產生抗紅細胞抗體，出現溶血性貧血的表現，酷似人類的AIHA，抗體產生與體內CD5+B細胞增多有關。其他小鼠較少出現類似表現，提示本病的發生可能與遺傳素質有關。
2）免疫功能紊亂：患者有抑制性T細胞減少和（或）功能障礙，輔助性T細胞功能正常或亢進，相應B細胞產生自身抗體增多。
3）紅細胞膜蛋白成分異常：電泳發現AIHA患者紅細胞膜帶-3-蛋白（band-3-protein）減少，提示紅細胞蛋白修飾導致膜成分丟失。
4）溶血的機制：溫抗體IgG致敏的紅細胞主要由巨噬細胞上的Fc受體（FcR）識別、結合，進一步被吞噬；一部分致敏紅細胞被吞噬時發生膜損傷，部分細胞膜丟失，紅細胞變為球形，變形能力降低，滲透性增加，最終在脾或肝中被破壞；此外，抗體依賴的細胞毒作用（ADCC）也可引起紅細胞破壞；紅細胞上還吸附有補體C3，而肝臟Kupffer細胞上有C3b的受體，因此當紅細胞上存在IgG和（或）C3時，脾將攝取吸附有IgG的紅細胞，肝將扣押帶有C3的紅細胞，故此型溶血最重，單純吸附IgG者次之，單純C3型溶血最輕。若包被有C3b的紅細胞在肝內未被吞噬，C3b可逐漸降解為C3d，吸附有C3d的紅細胞壽命正常。