一、颈椎的退行性变
颈椎退行性改变是颈椎病发病的主要原因，其中椎间盘的退变尤为重要，是颈椎诸结构退变的首发因素，并由此演变出一系列颈椎病的病理解剖及病理生理改变。
(一)椎间盘变性
由髓核、纤维环和椎体上、下软骨板三者构成的椎间盘为一个完整的解剖形态，使上、下两节椎体紧密相连结，在维持颈椎正常解剖状态的前提下，保证颈椎生理功能的正常进行。当椎间盘开始出现变性后，由于形态的改变而失去正常的功能，进而影响或破坏了颈椎运动节段生物力学平衡产生各相关结构的一系列变化。因此，我们将颈椎间盘的退行性变视为颈椎病发生与发展的主要因素。
1.纤维环 其退变多始于20岁以后，早期为纤维组织的透明变性、纤维增粗和排列紊乱，渐而出现裂纹甚至完全断裂形成肉眼可见的裂隙。其病变程度和纤维断裂的方向与深度常和髓核的变性程度、压力的方向及强度相一致。纤维环断裂一般以后侧为多见，此除与该纤维环组织在前方较厚和髓核中心点位置偏后有关外，还与职业特点有关，有些工作常需要埋头于屈颈位，尤其是持续时间较长者，以致髓核被挤向后方而增加该处的压应力。对纤维环的早期变性如能及早去除致病因素，则有可能使其中止发展或恢复。反之，在压力持续作用下，一旦形成裂隙，由于局部缺乏良好的血供而难以恢复，从而为髓核的后突或脱出提供病理解剖基础。
2.髓核 此种富有水分与弹性的粘蛋白组织多在前者变性的基础上而继发变性。一般多在24岁以后出现，亦有早发者。由于粘蛋白减少和椎间盘内水份含量之间具有线性关系，以致引起水分脱失和吸水功能减退，并使其体积相应减少，渐而其正常组织为纤维组织所取代，此时髓核变得僵硬，并进一步导致其生物力学性能的改变。在局部负荷大、外伤多和劳损的情况下，由于椎间隙内压力的增高而使其变性速度加快。如此，一方面促使纤维环的裂隙加深;另一方面，变性的髓核有可能沿着纤维环所形成的裂隙而突向边缘。此时，如果纤维环完全断裂，则髓核可抵达后纵韧带或前纵韧带下方，并可形成韧带下骨膜分离、出血等一系列过程。变性与硬化的髓核也可穿过后纵韧带裂隙而进入椎管内。在早期，此种突出之髓核为可逆性，经有效的治疗而还纳;如一旦突入椎管并与椎骨内组织形成粘连，则难以还纳。
3.软骨板 退变出现较晚。在变性早期先引起功能改变，以致作为体液营养物交换的半透明膜作用减少。当软骨板变薄已形成明显变性时，其滋养作用则进一步减退，甚至完全消失。如此，加剧了纤维环和髓核的变性与老化。
以上三者为一相互关连、相互制约的病理过程，当病变进入到一定阶段，则互为因果，并形成恶性循环而加速颈椎病的发展。
(二)韧带-椎间盘间隙的出现与血肿形成
这一过程对颈椎病的发生与发病至关重要，也是其从颈椎间盘症进入到骨源性颈椎病的病理解剖学基础。事实上，在颈椎病的早期阶段，由于椎间盘的变性，不仅使失水与硬化的髓核逐渐向椎节的后方或前方位移，最后突向韧带下方，以致在使局部压力增高的同时引起韧带连同骨膜与椎体周边皮质骨间的分离，而且椎间盘变性的本身尚可造成椎体间关节的松动和异常活动，从而更加使韧带与骨膜的撕裂加剧以至加速了韧带-椎间盘间隙的形成。
椎间隙后方韧带下分离后所形成的间隙，因多同时伴有局部微血管的撕裂与出血而形成韧带-椎间盘间隙血肿。此血肿既可直接刺激分布于后纵韧带上的窦-椎神经末梢而引起各种症状，又升高了韧带下压力，因而可出现颈部不适、酸痛、头颈部沉重感等一系列症状。此时，如果颈椎再继续处于异常活动和不良体位，则局部的压应力更大，并构成恶性循环，使病情日益加剧，并向下一阶段发展。
(三)椎体边缘骨刺形成
随着韧带下间隙的血肿形成，纤维母细胞即开始活跃，并逐渐长入血肿内，渐而以肉芽组织取代血肿。如在此间隙处不断有新的撕裂及新的血肿形成，则在同一椎节可显示新、老各种病变并存的镜下观。随着血肿的机化、骨化和钙盐沉积，最后形成突向椎管或突向椎体前缘的骨赘。此骨赘可因局部反复外伤，周围韧带持续牵拉和其他因素，并不断通过出血、机化、骨化或钙化而逐渐增大，质地也愈变愈硬。因此，晚期病例骨赘十分坚硬，尤以多次外伤者，可如象牙般状。骨赘的形成可见于任何椎节，但以颈5～6、颈6～7和颈3～4 最为多见。从同一椎节来看，以钩突处先发居多，次为椎体后缘及椎体前缘。
(四)颈椎其他部位的退变
颈椎的退变并不局限于椎间盘以及相邻近的椎体边缘和钩椎关节，尚应包括：
1.小关节 多在椎间盘变性后造成椎体间关节失稳和异常活动后出现变性。早期为软骨浅层，渐而波及深层及软骨下，最终形成损伤性关节炎。最后由于局部的变性及其他继发的关节间隙狭窄和骨刺形成而致使椎间孔的前后径及上下径变窄，以致容易刺激或压迫脊神经根，并影响根部血管的血流及脊脑膜返回神经支，从而在临床上出现一系列症状。
2.黄韧带 多在前两者退变基础上开始退变。其早期表现为韧带松弛，渐而增生、肥厚，并向椎管内突入。后期则可能出现钙化或骨化。此种继发性病变虽不同于发育性颈椎椎管狭窄症者，但当颈部仰伸时，同样易诱发或加重颈椎病的症状，此主要因该韧带发生皱迭，并突向椎管，致使脊神经根或脊髓遭受刺激或压迫之故。
3.前纵韧带与后纵韧带 其退行性变主要表现为韧带本身的纤维增生与硬化，后期则形成钙化或骨化，并与病变椎节相一致。此种现象不妨将其视为人体的自然保护作用。由于韧带硬化与钙化后可直接起到局部制动作用，从而增加了颈椎的稳定性，减缓了颈椎病的更进一步的发展与恶化。
(五)椎管矢状径及容积减小
由于前述之诸多原因，首先引起椎管内容积缩小，其中以髓核后突、后纵韧带及黄韧带内陷、钩椎关节和小关节松动及增生为主，这些后天继发性因素在引起椎管内容积缩小的同时，也使椎管矢状径减少，从而构成脊髓及脊神经根受刺激或受压的直接原因之一。此时如再有其他局限性致病因素。例如，髓核脱出、椎节的外伤性位移、骨刺形成及其他占位性因素，均可引起或加重神经受累症状。
二、发育性颈椎椎管狭窄
近年来已明确颈椎管内径，尤其是矢状径，不仅对颈椎病的发生与发展，而且与颈椎病的诊、治疗、手术方法选择以及预后判定均有着十分密切的关系。临床上经常可以看到，有些人颈椎退变严重，骨赘增生明显，但并不发病，其主要原因就是颈椎管矢状径较宽，椎管内有较大的代偿间隙。而有些患者颈椎退变并不十分严重，但症状出现早而且比较严重，从影像学资料可以看出，颈椎管实际径线的大小是决定神经症状的出现早晚或是否出现的主要因素主一。
临床对比研究表明，正常人颈椎管矢状径在颈3～7较因颈椎病施术者宽2.7～3.2mm。根据国内外文献报告，元论是国人，欧洲人或日本人其颈椎病患者的颈椎管矢状径均较元颈椎病症状的正常人为小，尤其是在颈椎病最易发生的颈5～6、颈6～7和颈4～5这三节，其平均值相差达2.7mm。颈椎管狭窄者除在颈椎退变基础上易出现压迫症状外，在遭受外伤后容易损伤脊髓。甚至轻微的外伤了易于发病，且症状较严重。相反，椎管经线较大者则不易发病，且症状亦较轻，此外，椎管矢状径对颈椎病的预后亦有影响，大椎管者不仅对各种非手术疗法或手术疗法收效较快，再手术率低，预后较佳，复发率较低。
三、慢性劳损
所谓慢性劳损是指超过正常生理活动范围最大限度或局部所能耐受时值的各种超限活动。因其有别于明显的外伤或生活、工作中的意外，因此易被忽视，但其对颈椎病的发生、发展、治疗及预后等都有着直接关系，此种劳损的产生与起因主要来自以下三种情况：
1.不良的睡眠体位 人的一生大约有1/3到1/4的时间是在床上渡过的。因此不良的睡眠体位因其持续时间长及在大脑处于休息状态下不能及时调整，则必然造成椎旁肌肉、韧带及关节的平衡失调。张力大的一侧易因疲劳而造成程度不同的劳损，并由椎管外的平衡失调而波及椎管内组织，从而加速了颈椎的退变进程。所以在临床上常可发现有不少病例的初发症状是在起床后出现的。
2.不当的工作姿势 大量统计材料表明某些工作量不大，强度不高，但处于坐位，尤其是低头工作者的颈椎病发病率特高，包括家务劳动者、刺绣女工、办公室人员、打字抄写者、仪表流水线上的装配工等等。除因长期低头造成颈后部肌肉韧带组织的劳损外，在屈颈状态下，椎间盘的内压也大大高于正常体位，甚至可超过一倍以上。此外，由于同样的原因，某些头颈常向一个方向转动的职业，如手术室护士、交通警及教师等亦易引起颈部劳损。
3.不适当的体育锻炼 正常的体育锻炼有助于健康，但超过颈部耐量的活动或运动，如以头颈部为负重支撑点的人体倒立或翻筋斗等，均可加重颈椎的负荷，尤其在缺乏正确指导的情况下。此外某些民间的头颈部练功法，例如当前流行的练功十八法等，对颈椎已有退变者不应提倡;否则，不仅可加重颈椎的退行性变，甚至可发生意外，尤以脊髓已有受压症状者，应避免增加头颈部活动量及频率的锻炼活动，以延缓颈椎的退行性变化。
四、颈椎的先天性畸形
在对正常人颈椎进行健康检查或作对比研究性摄片时，常发现颈椎段可有各种异常所见，其中骨骼明显畸形约占5%。但与颈椎病患者对比，后者颈椎的畸形数约为正常人的一倍以上。此说明骨骼的变异与颈椎病的发生有着一定关系。在临床上较为多见、且与颈椎病发病相关性较大的畸形主要有以下五种。以颈2～3和颈3～4最为多见，其次为颈4～5，多为双节融为一体，三节融合者罕见，间隔一节或二节形成双节双融合者亦少见。
由于椎体融合，两个椎体之间的椎间关节原有的活动量势必转移至相邻的上下椎节。按照颈椎的生物力学特点，当颈3～4以上椎节先天融合时，其下一椎节由于负荷增加而使该节的退变明显加剧，甚至出现损伤性关节炎，如同时伴有椎管发育性狭窄，则其发病时间更早。而椎管宽大者，或是靠近上颈椎者，其发病则较迟。
