子宮腺肌病的患者因為宮腔內膜和子宮肌層中的病灶直接相連，所以普遍認為子宮腺肌病是因為基底層的子宮內膜侵襲進入肌層發生生長所造成的疾病。和子宮腺肌病的發病密切相關的原因有人工流產、多次妊娠和分娩、慢性子宮內膜炎等原因造成的子宮內膜基底層損傷。

因為內膜基地層失去了粘膜下層，所以內膜會直接和肌層相接觸，缺少了粘膜下層的親密保護，會讓子宮內膜更加容易侵入肌層。

患有子宮腺肌病的患者通常還會合并子宮內膜增生和子宮肌瘤，通常會提示高水平的雌孕激素的刺激，這可能也是促進內膜往內部肌層生長原因。異位的內膜在子宮肌層大多都是彌漫性生長，往往會累及后壁，所以子宮往往會很均勻的增大。整個子宮呈一個球型，前后徑都會增大。因為子宮腺肌病的患者會在局部反復的出血，所以病灶周圍的纖維組織會增生，導致與周圍肌層沒有明顯界限，手術時候往往難以剝離出。