原發性骨關節炎系指隨年齡老化而不和其他疾病相關的關節病變，繼發性骨關節炎則由損傷、炎症、遺傳及代謝內分泌等疾病所引起。
本病的病理基礎是關節軟骨的改變，一般認為由於軟骨的磨損超過軟骨的修復能力所致，常發生於負重關節，早期於光鏡下可見軟骨細胞減少，脂肪退行性變和膠原纖維的改變，其後在軟骨表面可見多數軟化灶，軟骨失去光澤，顏色變黃，表面粗糙不平，進而出現裂隙，表面剝落糜爛，引起軟骨下骨質暴露，脫落的小碎片可引起滑膜炎症。與此同時，軟骨下骨在承受壓力和磨損的最大部位發生象牙樣變和增厚，於軟骨邊緣韌帶附著處形成骨贅，即一般所謂骨刺，而外周承受壓力較小的部位骨質萎縮，X線表現為骨質疏鬆，有時於軟骨下骨質內尚可見到大小不一的囊腔狀改變，系由於骨小梁的微細骨折而引起的粘液樣和纖維蛋白性改變。