确切病因尚不明确，可能与遗传易感性、性激素水平、干细胞功能失调有关。基本病因  遗传因素以下研究结果提示此疾病与遗传相关：子宫肌瘤患者的女儿患病风险大；同卵双胞胎女性不仅在外观上更相似，且同时发生子宫肌瘤的概率，远高于异卵双胞胎；子宫肌瘤与人类种族密切相关，黑色人种多发；40%~50%患者存在染色体结构异常。性激素水平以下证据均提示肌瘤可能与雌、孕激素有关，但确切机制尚未明了：性激素分泌旺盛的生育年龄多发，青春期前少见；绝经后，肿瘤萎缩、消退；怀孕时，雌、孕激素分泌量增加，肌瘤有增大倾向；近期服用性激素类药物，会引起肌瘤增大；近期服用抑制性激素分泌的药物，会引起肌瘤缩小。干细胞突变有研究揭示子宫肌瘤可能由单一干细胞的突变导致。

病理

肌瘤是子宫平滑肌瘤的一种。肌瘤总体上呈圆形，界限分明（但未包封），白色或棕褐色的实性结节，并在组织学切片上呈螺旋状。大小不一，从微观到较大的病变。通常，患者自己会通过腹壁感觉到葡萄柚大小或更大的病变。

在显微镜下，肿瘤细胞类似于正常细胞（细长，纺锤形，雪茄形核）并形成不同方向的束状（扭曲的）。这些细胞的大小和形状均一，并带有稀少的有丝分裂。有三种良性变体：异常（非典型）；蜂窝状和有丝分裂活跃。

带有核仁周围光晕的突出核仁的出现应提醒病理学家调查极为罕见的遗传性平滑肌瘤病和肾细胞癌（里德Reed's syndrome）综合征的可能性。