陣發性睡眠性血紅蛋白尿的病因主要是正常的紅細胞膜上有抑制補體激活及膜反應溶解的蛋白質，通過糖化肌醇磷脂簡稱GPI連接蛋白錨連在細胞膜上，統稱為GPI錨連膜蛋白，其中以CD55及CD59最為重要。CD55在補體激活的C3、C5轉化酶水平起一個抑制作用，CD59可以阻止液相的補體C9轉變成膜攻擊的復合物。PNH患者的紅細胞、粒細胞、單核細胞以及淋巴細胞上GPI錨連膜蛋白部分或者全部缺失，提示PNH是一種造血干細胞水平基因突變所致的疾病，患者體內有部分紅細胞是正常的，部分是對補體敏感的PNH細胞。