PCOS的病因至今尚未定論，一般認為與以下的因素有關。
(一)下丘腦一垂體功能障礙PCOS患者LH值高，FSH值正常或偏低LH/FSH≥2~3，靜脈注射GnRH後LH可出現過度反應，認為可能原發於下丘腦一垂體功能失調。LH水平升高不僅脈衝幅度增大，而且頻率也增加，這可能是由於外周雄激素過多，被芳香化酶轉化成過多的雄激素持續干擾下丘腦一垂體的功能。此外，研究發現PCOS患者的卵巢也可能分泌“抑制素”，抑制FSH的分泌，影響卵泡的發育成熟，出現較多的囊狀卵泡;近年發現高胰島素血癥和增高的IGF也可使FSH分泌增多。
(二)腎上腺皮質功能異常部分PCOS患者腎上腺分泌的雄激素升高，此可能是腎上腺皮質P450c17酶的複合物調節失常，使街體激素在生物合成途中從17羥孕酮至雌酮缺乏酶的阻斷。腎上腺功能異常可以影響下丘腦一垂體一卵巢軸的關係異常與分泌異常。
(三)胰島素抵抗(insulin resistance)與高胰島素血癥目前認為胰島素抵抗與高胰島素血癥是PCOS常見的表現。PCOS婦女胰島素水平升高能使卵巢雄激素合成增加，雄激素活性增高可明顯影響葡萄糖和胰島素內環境穩定。伴有高雄激素血癥的PCOS患者無論肥胖與否，即使月經週期正常，均伴有明顯的胰島素抵抗。也有學者認為高濃度的胰島素可與胰島素樣的生長因子1(IGF-1)受體結合，PCOS患者卵巢間質組織上IGF-1受體數目比正常者高，在胰島素抵抗狀態下，胰島素對卵巢的作用可通過IGF-I受體發揮作用。胰島素和黃體激素具有協同作用，前者可刺激顆粒細胞使之分泌孕酮，使顆粒細胞黃體化，誘導顆粒細胞的LH受體，同時改變腎上腺皮質對ACTH的敏感性。
多囊性卵巢綜合症(四)卵巢局部自分泌旁分泌調控機制失常目前多數學者推斷PCOS患者卵泡內存在某些物質，如表皮生長因子(ECF)、轉化生長因子a(TGF-a )及抑制素(inhibin )等，抑制了顆粒細胞對FSH的敏感性，提高了自身FSH閾值，從而阻礙了優勢卵泡的選擇和進一步發育。
(五)遺傳因素PCOS的家族群聚現象提示了遺傳因素的作用。對家系分析研究顯示，PCOS是以常染色體顯性方式遺傳。實驗研究也表明患者的卵巢和腎上腺激素合成限速酶一細胞色素P450c17酶活性亢進、PCOS胰島素受體後信號傳導途徑異常，以及F丘腦GnRH, LH脈衝分泌器對外周雌、孕激素負反饋敏感J性下降，均存在獨立的遺傳因素作用。近年對位於染色體11p15. 5的胰島素基因的5’端可變數串聯重複順序(VNTR)的研究發現，胰島素基因的VNTR是PCOS的一個主要易感位點，說明胰島素VNTR多態性是PCOS的遺傳學因素。
(六)高泌乳素血癥約20% -30%的PCOS患者伴高泌乳素血癥。引起高泌乳素血癥的機制尚不清楚。可能是與血雌酮增多、下丘腦多巴胺相對不足有關。
