本病病因不明，为先天性发育障碍，男，女发病相等，可分为先天型及迟发型两种，先天型指在子宫内起病，又可以再分为胎儿型及婴儿型，病情严重，大多为死亡，或产后短期内死亡，是常染色体隐性遗传，迟发型者病情较轻，又可分为儿童型及成人型，大多数病人可以长期存活，是常染色体显性遗传，15%以上的病人有家族史。
本病呈常染色体显性或隐性遗传方式，可为散发病例，蓝巩膜的传递为 100 %，听力丧失依年龄而异，散发病例多因新突变所引起，常与父母高龄有关。
成骨不全病的发生主要是由于组成 I 型胶原的 α 1 或α 2 前胶原( Pro- α 1 或 Pro- α 2 )链的基因(即 COL1A1 和 COL1A2 )的突变，导致 I 型胶原合成障碍，结缔组织中胶原量尤其是 I 型胶原含量下降，胶原是骨骼，皮肤，巩膜及牙本质等组织的主要胶原成分，因而这些部位的病变更明显。
其他因素（30%）：
主要表现在构成全身皮肤，肌腱，骨骼，软骨以及其他结缔组织的主要成分胶原蛋白发育不良，有作者报道，病人的胶原组织中脯氨酸的成分过多，当病人口服脯氨酸后，血内脯氨酸的高峰较正常小儿低。
在骨骼方面主要是成骨细胞生成减少或活力减低，不能产生碱性磷酸酶，或者两种情况均兼而有之，以致骨膜下成骨和软骨内成骨受到障碍，不能正常成骨，组织学的改变是松质骨和皮质骨内的骨小梁变得细小，并钙化不全，其间尚可见成群的软骨细胞，软骨样组织和钙化不全的骨样组织，而骨的钙盐沉积进行正常，上述的病理变化造成骨质脆弱和骨质软化。
