腰椎間盤突出的時間一長，破裂的椎間盤可發生如下生化改變：黏多糖含量減少及膠原纖維沉積增加，不成熟的及退變了的膠原纖維增加，低分子的糖蛋白增加。在病理方面可發生如下幾種改變：
突出物脫水萎縮：突出的髓核組織及纖維環會丟失大量的水分，而逐漸萎縮變小。此時會減輕對周圍組織及神經根的壓迫和刺激，有利於局部炎症的吸收，從這個角度看，對於患者病情恢復，症狀的減輕是有利的。
纖維環鈣化：突出的髓核組織，圍繞其纖維環常斷裂。長時間的突出，突出物會產生炎症反應，並逐漸形成纖維化，甚至與纖維環發生鈣化形成局部鈣化點。這種病理改變，可以累及到椎間盤的內部，完全鈣化時，突出物可以變成骨性結節。
椎間隙變窄：當剛剛發生腰椎間盤突出時，該節段椎間盤未發生明顯病理改變，故椎間隙並不變窄。但隨著時間的延長，纖維環及髓核繼續脫水萎縮、纖維化，甚至鈣化，使椎間盤組織變扁，最終使椎間隙也變窄了，身高也可能因此降低。