多囊卵巢综合征的发病与遗传因素、下丘脑-垂体-卵巢轴调节功能异常、胰岛素抵抗与高胰岛素血症、肥胖因素、环境因素等有关。遗传具易感性；HPO轴调节异常表现为下丘脑、垂体、卵巢局部功能异常；胰岛素抵抗致高胰岛素血症，影响激素分泌和轴功能；肥胖尤其是中心性肥胖加重代谢紊乱及激素异常；长期不良环境因素如污染物、精神压力大等干扰内分泌系统致发病风险增加。
下丘脑-垂体-卵巢轴调节功能异常
下丘脑功能异常：下丘脑分泌的促性腺激素释放激素（GnRH）脉冲式分泌异常，会影响垂体促性腺激素的分泌。正常情况下，GnRH呈脉冲式分泌，从而调节垂体促黄体生成素（LH）和促卵泡生成素（FSH）的分泌比例。当下丘脑功能异常时，脉冲式分泌频率和幅度改变，导致LH分泌增多，FSH分泌相对不足，LH/FSH比值升高，这是多囊卵巢综合征内分泌特征之一。LH升高会刺激卵巢间质、卵泡膜细胞产生过量雄激素，雄激素过多又反馈抑制下丘脑GnRH的分泌，进一步加重HPO轴的紊乱。
垂体功能异常：垂体对GnRH的敏感性增加，使得LH分泌增多。同时，垂体分泌的一些因子也可能参与其中，影响卵巢的功能。
卵巢局部因素：卵巢内存在的某些细胞因子和生长因子异常也与多囊卵巢综合征的形成有关。例如，卵巢间质和卵泡膜细胞增生，导致雄激素产生增加；卵巢内卵泡发育异常，多个小卵泡同时发育，但难以发育成熟排卵，形成卵巢多囊样改变。
胰岛素抵抗与高胰岛素血症
约50%-70%的多囊卵巢综合征患者存在胰岛素抵抗。胰岛素抵抗是指机体对胰岛素的敏感性降低，组织细胞对胰岛素促进葡萄糖摄取和利用的作用发生抵抗。为了维持正常的血糖水平，胰腺β细胞会代偿性分泌过多胰岛素，导致高胰岛素血症。高胰岛素血症可通过多种途径影响多囊卵巢综合征的发生：一方面，刺激卵巢间质细胞和卵泡膜细胞增生及雄激素合成，使雄激素水平升高；另一方面，通过降低性激素结合球蛋白（SHBG）水平，使游离睾酮增加，加重高雄激素血症；同时，高胰岛素血症还可作用于下丘脑，增加GnRH的脉冲式分泌，促进LH分泌，进一步干扰HPO轴的正常功能。胰岛素抵抗的发生与生活方式也有一定关系，如肥胖人群中更容易出现胰岛素抵抗，而不健康的饮食、缺乏运动等生活方式因素会加重胰岛素抵抗的程度。
肥胖因素
肥胖尤其是中心性肥胖（腹部肥胖）与多囊卵巢综合征密切相关。肥胖患者体内脂肪组织增多，脂肪细胞可将雄激素前体物质芳香化转化为雌激素，导致雌激素水平升高，而升高的雌激素又反馈刺激垂体分泌LH，加重雄激素的产生，形成恶性循环。此外，肥胖引起的胰岛素抵抗和高胰岛素血症进一步促进了多囊卵巢综合征的发生发展。不同年龄的人群，肥胖对多囊卵巢综合征的影响可能有所不同，对于育龄期女性，肥胖带来的代谢紊乱等问题会更明显地干扰HPO轴功能；对于儿童期开始肥胖的个体，由于长期处于代谢异常状态，患病风险也会增加。
环境因素
长期的不良环境因素也可能对多囊卵巢综合征的形成产生影响。例如，长期接触某些环境污染物，如邻苯二甲酸酯、多氯联苯等，这些化学物质可能干扰内分泌系统的正常功能，影响HPO轴的调节，增加多囊卵巢综合征的发病风险。此外，长期的精神压力过大也可能通过影响神经内分泌系统，导致HPO轴功能紊乱，从而诱发多囊卵巢综合征。不同性别在面对环境因素时，女性相对更容易受到环境中内分泌干扰物的影响，而长期的精神压力对各年龄段女性的HPO轴都可能产生不良影响，尤其是育龄女性，精神压力可能通过下丘脑-垂体-肾上腺轴（HPA轴）影响HPO轴，进而引发多囊卵巢综合征。
