(一)发病原因
目前其发病因素仍有许多争议，一般认为可能是内因(遗传因素)和外因(环境因素)等共同作用的结果。在外因中，日光中的紫外线是最主要的环境因素。此外风沙、粉尘、干燥等也是影响发病的重要环境因素。
1.环境因素 流行病学调查结果表明，生活在炎热、日照量大及多尘地区的人群发病率明显升高，从事户外工作者也易患此病。有人通过大鼠实验发现，大剂量紫外线照射可引起上皮增生、前弹力层变性及角膜基质中血管形成，表明翼状胬肉的形成与紫外线作用有明显关系，可能是最主要的环境因素。
2.遗传因素 遗传对翼状胬肉的发生有一定的影响，但不起决定性的作用。这种遗传是一种低外显率的显性遗传。但看来真正的病变是不遗传的，遗传的只是眼对环境刺激的影响有发生翼状胬肉的倾向性。
3.免疫因素 因为在翼状胬肉内发现有浆细胞、淋巴细胞和免疫球蛋白，而被认为与免疫学有关。单克隆抗体研究表明，几乎所有的淋巴细胞都是T细胞，这些细胞引起细胞介导免疫反应和Ⅳ型超敏反应。免疫荧光研究显示免疫球蛋白是IgG和IgE，IgG主要在角膜基质内，这与浆细胞和淋巴细胞浸润的区域相一致。IgE主要分布于上皮、基质区域。IgE的出现表明Ⅰ型或速发型超敏反应。正常结膜的免疫荧光研究未发现IgG和IgE。若IgE持续存在将导致慢性炎症。这种抗原的刺激可来自像花粉、灰尘颗粒或甚至病毒那样的外源性因素。值得注意的是，虽然有时偶然发现IgE，但这一免疫学理论仍具有一定的吸引力。在翼状胬肉中发现T淋巴细胞、IgG和IgE，可以表明体液和细胞介导的超敏反应与翼状胬肉的发生有密切关系。
4.慢性炎症及增生性疾病 来自于任何原因的慢性炎症(如发生于角巩膜缘部的局灶性结膜炎等)，都可导致炎症性水肿、修复和新生血管生成，形成翼状胬肉所特有的纤维血管反应。
5.其他 Biedner等认为翼状胬肉的发生与基础泪液分泌情况有关。Monselise等指出血管新生亦可促成胬肉的形成。有人认为胬肉的形成与发展过程中多有结膜、角膜慢性溃疡基础，认为主要是结膜溃疡。近年来也有人认为，翼状胬肉的发生与角膜缘干细胞功能障碍有关。
(二)发病机制
具体发病机制仍未完全解释清楚。关于翼状胬肉的发病机制目前存在多种学说。早期的研究中发现翼状胬肉组织中有大量的淋巴细胞、浆细胞浸润和肥大细胞反应，从而认为翼状胬肉的发病过程中存在着免疫学机制。研究还发现翼状胬肉组织中有IgG、IgE及少量IgA和IgM存在，且基底膜有颗粒状免疫球蛋白和C3沉积，因此认为翼状胬肉的发病与Ⅰ型及Ⅲ型变态反应有关。但肥大细胞仅在翼状胬肉上皮下的基质中，尤其是变性的弹力纤维附近出现，在上皮层及角膜缘未检测到，因此目前不能判断免疫反应在翼状胬肉的发病过程中是原发性还是继发性改变。
近年来关于翼状胬肉发病机制的研究取得了很多十分有意义的结果，Coroneo综合了近年的研究结果，提出了翼状胬肉发病的两阶段(two-stage)发展的假说。这一假说将翼状胬肉的发病过程人为地分为2个阶段：在第1阶段，角膜缘干细胞受到破坏，角结膜屏障功能发生障碍;第2阶段，细胞增生活跃，并发生炎症、血管化和结缔组织重塑形，角膜“结膜化”，从而发生翼状胬肉。这一假说与以前认为翼状胬肉是变性性疾病的概念相反。
根据“两阶段”学说，角膜缘干细胞功能障碍是翼状胬肉发病的基础。如前所述，来自颞侧的光线投射至鼻侧角膜缘的后面时，其光线的强度可被放大20倍，此处上皮基底细胞从后面受“打击”，可造成干细胞的功能障碍及数目减少。而完整的角膜缘是阻止结膜向角膜生长的屏障，一旦此屏障被破坏则使增生活跃的结膜成纤维细胞(一说是转化了的角膜缘干细胞)易于向角膜方向生长。
对于第2阶段，越来越多的研究支持翼状胬肉是一增生性疾病，而变性是继发性改变或次要改变。其主要证据包括：①翼状胬肉组织中调节增殖的某些生长因子表达紊乱，如转化生长因子-β(TGF-β)、碱性成纤维生长因子(bFGF)等;②翼状胬肉成纤维细胞发生转化：研究表明，培养的翼状胬肉成纤维细胞增生活跃，并可被(TGF-β)促增殖;③翼状胬肉上皮细胞增生活跃：其上皮层细胞厚度不一，角化过度，提示增生活跃的表皮生长因子受体(EFGR)家族及角蛋白(如K3、K8、K16等)表达增加;④翼状胬肉上皮细胞p53蛋白表达增加，发生的杂合性丢失和微小卫星不稳定性改变，而这些改变一般多在肿瘤细胞和癌前期病变细胞中检测到，因此有学者建议将翼状胬肉称为良性肿瘤性病变(benign neoplastic lesion);⑤翼状胬肉上皮及上皮下纤维细胞抑制凋亡的基因bcl-2表达增加，提示翼状胬肉的发生可能与正常的细胞凋亡减少有关;⑥一些抗增殖的药物及治疗方法可在一定程度上降低翼状胬肉术后的复发率，如术中术后局部应用抗代谢药、β射线放射治疗等。此外，近期的研究还发现翼状胬肉上皮中组织金属蛋白酶及其抑制剂的活性紊乱，提示翼状胬肉的发生与炎症、组织重塑型及血管化相关。