X综合征的根本病因尚未明确，从目前的研究结果来看，推测与内皮功能异常、微血管循环障碍两种因素有关。但值得注意的是，只有在这两种因素都未造成器质性冠脉狭窄的条件下，这种病变才可称之为X综合征。
1、内皮功能异常：内皮功能异常推测与内皮细胞变性、内膜增生有关，这种功能上的异常会在运动、X综合征发作时表现明显，通过特殊的影像学表现可以确诊。
2、微血管循环障碍：内皮功能异常导致一氧化氮生成减少，可能会使血流介导的微血管扩张能力下降、舒张储备能力下降，是微血管循环障碍的常见表现，会导致心肌缺血，诱发X综合征。
3、炎症反应：当炎症因子经过多种途径进入人体时，可以导致动脉微循环障碍，导致该疾病。
4、雌激素低落或是缺乏：绝经后的女性雌激素降低，可导致血管张力增加，继而引起该疾病。