目前纤维肌痛综合征的病因和发病机制都不是非常清楚，通常认为纤维肌痛综合征患者的病因与睡眠障碍、神经内分泌变化、免疫紊乱，以及部分体内正常存在的氨基酸浓度改变，还有心理因素有关。
而具体发病机制认为纤维肌痛综合征患者的疼痛，主要来源于神经末梢，即疼痛感受器的机械性牵拉、挤压，还有缓激肽、钾离子等化学刺激，以及缺血性肌肉收缩，都会刺激神经末梢，进而引起肌肉疼痛。
大概1/3患者血清当中的胰岛素，还有胰岛素样的生长因子，以及生长激素有关的氨基酸浓度，都出现降低的情况。而且脑脊液当中生长因子的浓度变化，也和纤维肌痛综合征患者的疼痛有关。
另外纤维肌痛综合征，还可以继发于部分骨关节炎、椎间盘突出等疾病。上述疾病引起的外周损伤性疼痛，如反复刺激神经元，都能够导致中枢神经系统的神经敏化作用，最终可以出现纤维肌痛综合征典型的慢性疼痛情况。
