發病機制
Caffey認為石骨癥的基本病理改變為在軟骨內骨質形成時，鈣化的軟骨性基質吸收不良并保持下來，結果使骨髓腔縮小，甚至閉塞，形成硬化和脆性的骨質，骨皮質也增厚致密，松質的骨小梁也增多增厚使骨皮質與骨松質無明顯分界。顯微鏡下見破骨細胞異常失去不規則邊緣說明不活躍。在顱骨中主要累及顱底嚴重者顱蓋也可被廣泛累及。
病理改變
膜內化骨及軟骨化骨均可受累。骨密及增厚，完全失去骨小樑結構。最多見的是在生長最旺盛的骨的干骺端最明顯，即股骨及橈骨的下端，肱骨及脛骨上端。在橫切面上皮質與髓腔難于分辨，兩端膨大如杵形，說明骨塑形亦有障礙。在鏡下見高度鈣化的軟骨不能吸收和骨化，鈣化的新生骨也不能吸收改造為成熟的板層骨，破骨細胞發育不全，是骨吸收障礙的直接原因，骨髓腔充滿了極少毛細血管硬化的纖維組織。對骨硬度問題，有人認為堅硬如石，在手術時能折斷金屬器械，不能做骨牽引；但也有人發現病骨較正常骨容易穿透，而且無聲音，以刀削之，如削粉筆，因此建議用白惡骨或粉筆骨這個名字。骨雖密，但脆性高，易骨折。