软骨的化骨障碍是由于原始基因原生质的缺陷。约80%的病例散发在父母兄弟均正常的家庭。可能由于显性基因突变所致。本病常伴有小腿内翻畸形,并有寰枢椎不稳定和椎管狭窄。其原因为编码成纤维细胞生长因子受体-3(FGFR3)的基因发生点突变。这种突变几乎总是(98%)发生在同一核苷酸(第1138号),并在该细胞表面受体跨膜区引起一种单一的氨基酸改变(精氨酸到甘氨酸)。该受体在所有骨前软骨均有此表达,并弥散地表达在中枢神经系统。
病理改变主要是在生长骺板的软骨增殖层。该处软骨细胞稀少,排列不整齐,并发生黏液变性。松质骨骨小梁不规则,虽钙化正常,但长骨的长度生长极慢。因骨膜化骨不受影响,故长骨骨干的直径粗细发育正常。偶因从骨膜至骺板的血管有结缔组织增生,横跨骨横径出现纤维条带,从而封闭骺线,阻碍骨干的发育。