(一)發病原因
本病系常染色體顯性遺傳病。珠蛋白基因突變引起珠蛋白鏈氨基酸組成改變。少數患者無傢族史，可能是患者本人自發的體細胞性基因突變引起。臨床上所見患者均為雜合子狀態。目前已發現40餘種氧親和力增高的異常血紅蛋白。
(二)發病機制
導致本病的珠蛋白基因突變大致分為4種：①α或β鏈C端突變，降低瞭血紅蛋白脫氧結構的穩定性。②α1與β2鏈接觸處突變，阻礙瞭血紅蛋白自氧合狀態轉變為脫氧狀態。③β鏈與2，3-二磷酸甘油酸結合處突變，削弱瞭兩者之間的結合，導致對氧的親和力增高。④突變引起與血紅素結合有關氨基酸改變，導致血紅素腔空間結構改變，有利於氧合結構。上述各種突變引起的珠蛋白鏈氨基酸組成改變，使血紅蛋白的氧親和力增高，向組織釋放氧減少，組織缺氧刺激紅細胞生成素增加，造成紅細胞增多。