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，

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。

约90%以上的病例无疝囊。左侧胸腹裂孔疝，疝入胸腔的脏器主要有小肠，其次是结肠、脾、胃，个别伴有肝、肾及胰尾。右侧则主要是肝脏，有时可有小肠。
肺发育不良是本症的重要病理改变。由于腹腔脏器进入胸腔，使患侧肺在胚胎肺芽发育时受限，肺受压而发育成熟障碍，并波及健侧肺的发育。患侧肺体积是正常肺的25%～75%，肺动脉直径小，小动脉肌层呈胎儿型。生后开始呼吸，吞咽的空气进入胸腔内的胃肠道，进一步压迫萎缩的肺，纵隔偏向健侧，使健肺功能也受限。PaO2降低、PaCO2升高而出现呼吸性酸中毒。肺血管阻力增高，持续胎儿循环进一步加重低氧血症和酸中毒。手术复位后，被压缩的肺叶因肺组织发育不良仍不足以进行氧合作用，故严重者术后呼吸功能仍然欠佳。