垂体瘤发病机制复杂，与遗传因素（部分垂体瘤具遗传倾向，如MEN1相关垂体瘤）、下丘脑调控激素紊乱（下丘脑激素紊乱可致垂体瘤，长期精神压力等可影响）、细胞增殖与凋亡失衡（垂体细胞增殖凋亡失衡致瘤，如GSP基因激活突变相关）、环境因素（长期接触污染物或辐射可增加发病风险，如幼年头部放疗人群）等多种因素相关。
遗传因素：部分垂体瘤具有一定的遗传倾向。例如，多发性内分泌腺瘤病1型（MEN1）是一种常染色体显性遗传病，患者可伴有垂体瘤等多种内分泌腺瘤，其致病基因MEN1位于11号染色体长臂，该基因的突变可增加垂体瘤的发生风险。有家族中多人患垂体瘤病史的人群，其发病风险相对普通人群更高。
下丘脑调控激素紊乱：下丘脑是调节垂体功能的重要结构，它分泌的多种激素释放激素和释放抑制激素对垂体前叶激素的分泌起着精确的调控作用。如果下丘脑调控激素出现紊乱，比如生长激素释放激素分泌过多，可能会刺激垂体生长激素细胞过度增殖，从而增加生长激素腺瘤的发生几率。长期的精神压力、不良的生活作息等因素可能影响下丘脑激素的分泌，进而对垂体瘤的发生产生影响。例如，长期熬夜可能打乱下丘脑-垂体轴的正常节律，导致激素分泌失衡。
细胞增殖与凋亡失衡：正常情况下，垂体细胞的增殖和凋亡处于动态平衡状态。当垂体细胞的增殖机制异常激活，或者凋亡机制受到抑制时，就会导致垂体细胞异常增殖，逐渐形成垂体瘤。一些基因突变可能参与了这一过程，比如GSP基因的激活突变可使蛋白激酶A持续活化，促进细胞增殖，与促甲状腺激素腺瘤的发生相关。
环境因素：长期暴露于某些环境污染物可能与垂体瘤的发生有关。例如，长期接触某些化学毒物，如苯类物质等，可能会影响垂体细胞的正常功能和遗传物质，增加垂体瘤的发病风险。此外，辐射也是一个可能的环境因素，幼年时期接受过头部放疗的人群，垂体瘤的发病几率明显高于未接受过放疗的人群。比如因头部肿瘤等疾病接受过放疗的儿童，在成年后发生垂体瘤的可能性较常人增加。
