胚胎发育的第8周，心脏的横膈部分形成，并与前肠系膜的背侧相遇，发展成膈肌的中心腱部分。胚胎第9周，胸腹膜的后侧体壁与外侧体壁的肌纤维相融合，完成膈肌的发育。如果原始横膈与胸腹隔膜不能相互融合，则在膈肌上形成缺损，原肠即可从脐带的背侧经此缺损进入胸腔，形成膈疝。因为右膈形成的时间早于左膈，所以左侧膈疝的发生率高于右侧。如膈疝发生于左侧，胃、小肠、结肠、脾等可疝入胸腔。如膈疝发生于右侧，则部分或全部肝脏可疝入胸腔。疝入胸腔的腹腔脏器压迫胎儿的肺脏，影响肺的发育，严重者纵隔向对侧移位，压迫对侧肺，使其发育不全。
由于胚胎期胃，肠管等大量腹腔脏器进入胸腔，肺脏受压，发育受阻(肺支气管分支数和肺泡数量大大减少)，新生儿出生后呼吸功能欠佳，表现为呼吸困难，生后开始呼吸，随着吞咽的空气进人胃肠道，进一步加重了对肺的压迫，阻碍气体交换，出现动脉氧分压降低，二氧化碳分压升高，呼吸性酸中毒，缺氧，酸中毒可引起肺血管痉挛，导致肺动脉阻力增高，血液经动脉导管和卵圆孔由右至左的分流量增加，进一步加重低氧血症和酸血症，并使之形成恶性循环。
胎儿期，右心室排出的血液有85%未通过肺，而直接经卵圆孔或动脉导管分流入主动脉至胎盘进行气体交换，胎儿型循环的分流是由于胚胎肺内充满液体和肺小动脉因血氧低而收缩使肺血管阻力增高所导致的，新生儿出生后肺内充满空气，肺泡内液体被吸收，肺小动脉因氧分压增高而扩张致使肺血管阻力随即降低，加之断脐后体循环血压升高，循环即转为成人型循环，出生后有3种肺血管发育异常可引起肺血管阻力增高并发生肺外右至左分流，其一：肺血管广泛细小，使肺血管的总血容量减少;其二：肺动脉分支减少，使单位肺组织内的血管数减少;其三：肺小动脉的平滑肌层增厚。
由于先天性膈疝伴发肺小动脉发育不良，管壁肌层肥厚，对低氧和高碳酸血症非常敏感，更易发生血管痉挛，这是患儿肺动脉高血压和右至左分流的主要原因，除了肺血管痉挛因素外，肺脏发育不良，肺血管普遍细小，肺动脉分支数量少等因素直接导致肺血管内总血容量减少，也是引起肺血管阻力增高，发生血循环右至左分流的重要原因。
疝环(膈肌缺损)过大者极少发生嵌顿，小者则易发生嵌顿，当咳嗽，哭闹或用力排便时可使腹内压升高，致使较多胃肠管进入胸腔内，由于疝环的卡压，肠管排空障碍，严重者发生绞窄，随着肠壁水肿和肠腔膨胀扩大，对肺和心脏的压迫加重，呼吸和循环逐渐发生障碍，如果嵌顿的肠管发生血循环障碍，出现绞窄坏死，穿孔时，可导致严重的胸腹腔感染，中毒性休克。
