视神经脊髓炎的病因目前尚不完全清楚，但目前普遍认为它是一种自身免疫性疾病，它是由体液免疫所介导的，尤其是2004年发现了水通道蛋白4，它成了视神经脊髓炎区别于多发性硬化的一个生物标记物。这种水通道蛋白4主要分布在视神经和脊髓，可以通过血脑屏障进入中枢神经系统，从而引起了机体内的一个免疫反应，造成了视神经和脊髓的一个损害。