(一)發病原因
20世紀70年代采集患者生殖器皮膚成纖維細胞的研究發現，成纖維細胞有雄激素抵抗，不能與雄激素結合，以後的研究顯示，一部分患者的生殖器皮膚成纖維細胞漿液和核結合雄激素的能力正常，但是雄激素-受體結合物不穩定：離解率增高、受體的升調節缺陷、與配體結合的親和力降低、配體的核滯留時間短和對溫度等條件改變的不穩定性。
(二)發病機制
AR基因定位於Xq11～12，編碼910～919個氨基酸，有8個外顯子，外顯子1在N-端，與基因的轉錄功能有關。外顯子2和3各編碼1個鋅指，構成高度保守的DNA結合區，在受體與配體結合後，解除遮蔽的熱休克蛋白，與激素反應元件(轉錄增強子核苷酸系列)結合，激活轉錄過程。外顯子4是鉸鏈區，含有1個核定位信號，是受體-配體復合物固定於細胞核所必需。外顯子5～8是雄激素結合區，是對雄激素具有高度親和力的結合位置、與雄激素結合後，引起受體變構、磷酸化、二聚體化、核定位和激活轉錄。
一般的規律是患者的臨床表現與AR缺陷的嚴重程度有關，受體完全不能與雄激素結合者幾乎沒有男性化表現，受體具有部分結合能力者可有部分男性化。AR基因突變最多發生在外顯子5～7，精氨酸隻占受體全部氨基酸殘基的4%，而精氨酸突變卻占瞭全部突變的40%，774，831，840和855位4個精氨酸殘基和866位纈氨酸殘基是發生突變幾率最高的位點。AR基因突變使受體結合雄激素的能力喪失或減低，或受體-配體復合物不穩定，容易在溫度或其他環境因素的影響下發生離解，最後的結果都是雄激素在靶組織不能發揮正常的生理作用。
患者染色體核型為正常男性型(46，XY)，性腺為功能正常的睪丸。外生殖器為正常女性型，大陰唇發育差，盲袋陰道，2/3的患者無子宮和輸卵管，其餘1/3隻存留遺跡。附睪和輸精管一般缺如，少見的例子可有發育不全的沃爾夫管衍化器官。睪丸位於大陰唇、腹股溝管或腹腔內，睪丸組織學檢查在青春期前正常，在青春期後曲細精管縮小，精原細胞稀少，無精子發生，賴迪細胞呈腺瘤樣增生。睪丸有發生惡性腫瘤的傾向，成年後的發生率為4%～9%。
到瞭青春期，女性第二性征發育，乳房發育和正常女性相同，女性體態，陰毛和腋毛稀少，約1/3的患者完全無陰毛和腋毛生長，陰蒂小或正常，小陰唇發育不良，原發性閉經，智力正常。
血漿激素譜的特征性改變是LH和睪酮水平增高，但是這一點在嬰兒期不一定表現出來，到瞭青春期，雄激素對下丘腦-垂體反饋調節作用喪失，導致LH脈沖頻率和幅度增高，LH分泌量增加，刺激賴迪細胞合成和分泌更多的睪酮。睪丸分泌E2增多，加上睪酮和△4A在外周組織經芳香化酶轉化為E2增多，結果是E2的血漿濃度增高，引起高雄激素條件下的女性化。FSH水平正常或輕度增高。由於E2的刺激使SHBG水平增高，DHT水平一般低於正常，原因是睪酮在靶組織中被5α-還原酶還原為DHT減少。如果患者進行雙側睪丸切除術，血漿LH和FSH水平會進一步升高，說明在雄激素抵抗的情況下，E2對促性腺激素有反饋調節作用。
青春期後患者具有女性表型，乳房發育良好，陰毛和腋毛缺如或稀少，腹股溝管內可觸及睪丸樣包塊，原發閉經，盲袋陰道和無子宮等典型的臨床表現而染色體核型46，XY，可以確定睪丸女性化的診斷。同樣，青春期前女孩或女性嬰兒，染色體核型46，XY，大陰唇內可能觸及睪丸樣包塊或有腹股溝斜疝亦提示是本病。
血漿LH和睪酮水平增高，但在嬰兒期可以正常。青春期前患者有時需要進行HCG興奮試驗，以揭示睪酮水平增高。