子宮肌瘤的確切病因不明，因肌瘤好發于生育期，青春期前少見，絕經后萎縮或消退，提示其發生可能與女性激素相關。生物化學檢測證實，肌瘤中雌二醇的雌酮轉化明顯低于正常肌組織，肌瘤中雌激素受體濃度明顯高于周邊肌組織，故認為肌瘤組織局部對雌激素的高敏感性是肌瘤發生的重要因素之一。此外，研究還證實，孕激素有促進肌瘤有絲分裂，刺激肌瘤生長的作用。細胞遺傳學研究顯示，25%-50%子宮肌瘤存在細胞遺傳學的異常，包括12號和14號染色體長臂片段相互換位，12號染色體長臂重排，7號染色體長臂部分缺失等。分子生物學研究提示，子宮肌瘤是由單克隆平滑肌細胞增殖而成，多發性子宮肌瘤是由不同的平滑肌細胞增殖而成。