多器官功能障碍综合征的发病机制主要为炎症介质、肠道细菌移位和缺血再灌注损伤。若机体感染、外伤、心跳呼吸骤停、大手术的情况下，可形成自我保护，产生炎症介质，过量时可诱发身体其他部位损伤。一般正常人肠道里部分细菌有益于机体健康，但若为肠道粘膜缺血时，细菌可能会转移到其他部位，引起全身的损伤。另外，若心肌缺血后人为安放支架，使心肌再灌注，其产生的氧自由基亦会引起多器官功能障碍综合征。