胸腺瘤主要是由胸腺上皮细胞和淋巴细胞异常增生转化而来，胸腺是免疫系统的一级淋巴器官，在胚胎时期就附着在前上纵隔，大部分人随年龄增长渐被脂肪组织代替，但不会消失。
胸腺瘤的形成目前病因还是不太清楚，退行性改变后的胸腺组织，常常由于出血、坏死、钙化、囊性变而形成胸腺瘤。
胸腺瘤大多数有完整的纤维包膜，呈结节状分叶，质地从鱼肉状到中等硬度，瘤体大小悬殊，细胞形态上有上皮细胞型、淋巴细胞型和混合型三种，还有一种梭形细胞型，有人归入到上皮细胞型。
良性胸腺瘤经常有包膜，可以通过手术完整的切除而治愈。恶性胸腺瘤占总数的25%-43%，合并重症肌无力的胸腺瘤常属圆型、卵圆型、上皮细胞型或混合型。