病原菌以金黄色葡萄球菌最多见（占80%～90%），其次为乙型链球菌。高度感染力的细菌侵入。全身或局部骨骼抗菌力降低。长骨干骺端终末小动脉多，循环丰富，血流较慢，利于细菌繁殖。诱因：外伤（扭伤、挫伤等）。
小儿长管状骨的干骺端和骨骺间的血运不直接相通，干骺端营养动脉的分支尽端折回呈小襻状，再注入窦内较大静脉，该处血流速度减慢，成为致病菌滞留繁殖的理想条件，是小儿骨髓炎较成人多见的病理生理方面的原因。感染早期为骨髓的蜂窝织炎。髓腔内充血、水肿和广泛的炎性浸润，继之形成多发小脓肿，髓腔内压力增加，炎性渗出物穿过哈弗氏管及伏克曼氏管向外扩散，聚集在骨膜下，形成骨膜下脓肿。与此同时，附近软组织亦出现炎性浸润与水肿。感染如未控制，骨膜下脓肿可沿骨干上下蔓延或穿破骨膜渗入软组织。如干骺端位于关节内（如股骨上端）脓液可进入关节引起化脓性关节炎。骨膜的掀起可使病骨部发生血运障碍，感染导致的静脉窦破坏及血栓性静脉炎均可造成骨质坏死。同时，骨的修复也在进行，有新骨形成，有时形成骨包壳并进入慢性期。
