子宫肌瘤的确切病因不明，因肌瘤好发于生育期，青春期前少见，绝经后萎缩或消退，提示其发生可能与女性激素相关。生物化学检测证实，肌瘤中雌二醇的雌酮转化明显低于正常肌组织，肌瘤中雌激素受体浓度明显高于周边肌组织，故认为肌瘤组织局部对雌激素的高敏感性是肌瘤发生的重要因素之一。此外，研究还证实，孕激素有促进肌瘤有丝分裂，刺激肌瘤生长的作用。细胞遗传学研究显示，25%-50%子宫肌瘤存在细胞遗传学的异常，包括12号和14号染色体长臂片段相互换位，12号染色体长臂重排，7号染色体长臂部分缺失等。分子生物学研究提示，子宫肌瘤是由单克隆平滑肌细胞增殖而成，多发性子宫肌瘤是由不同的平滑肌细胞增殖而成。