Mirra提出本病的發生原因是由于破骨細胞活性增加，發生嚴重的局限性骨質吸收，并在病變骨內慢慢擴展所致，故建議本病稱為破骨細胞炎。早期病變因破骨細胞的骨吸收作用而出現骨小梁稀疏和骨皮質變薄，隨即破骨細胞數目開始減少，成骨細胞相應增多，骨皮質及骨小梁均為松質骨所取代，最后無論是皮質骨還是松質骨均呈雜亂無章的鑲嵌結構。這一病理過程的各階段并無截然分界，即使是同一患者同一部位也可同時存在溶骨與成骨的表現。
畸形性骨炎的病變可為一處或多處，并可同時伴發腫瘤，其中以骨肉瘤為多見，有人認為實際上是畸形性骨炎惡變所致。