内分泌性突眼的发生主要和自身免疫有关。在发生甲状腺自身免疫性损害的同时体内也产生了针对眼部组织的自身抗体。针对眼部组织的抗体可以引起眼部组织的损害。眼部组织主要有以下病理性改变：
　　（1）眼球后间隙中的脂肪和结缔组织出现水肿和炎症性细胞如淋巴细胞、浆细胞、巨噬细胞、肥大细胞浸润、表现为这些软组织体积增大， 从而引起眼压增大，遂使眼球向外突出。
　　（2）眼部肌肉发生炎症性变化，眼肌有淋巴细胞浸润、水肿、肌纤维断裂和坏死。眼肌体积明显增大，在急性期尤为显著，突眼也随之发生。随着病情发展，眼肌发生纤维性增生，肌肉变得僵硬，收缩能力减弱甚至完全丧失。