脊髓内分布有支配下肢和躯干感觉的上行传导束，及支配运动功能的下行传导束。分布于颈椎的下行传导束包括薄束楔束，位于后索，传导来自同侧躯体的本体觉和精细触觉。脊髓丘脑侧束位于外侧索，因在脊髓内交叉，故上行传导对侧躯体的痛觉、温度觉;脊髓丘脑前束位于前索，部分交叉上行至对侧，传导双侧躯干四肢的粗触觉。上行传导束主要包括皮质脊髓束，在同侧下行并支配同侧躯体的运动功能。故在脊髓半切损伤时，主要表现为同侧的运动、深感觉、精细触觉障碍，对侧的痛温觉障碍，而由于脊髓丘脑前束的部分交叉，故粗触觉保留。
另外，由于后角细胞发出的纤维先在同侧上升2-3个节段后再经白质前连合交叉至对侧组成脊髓丘脑侧束，故对侧痛温觉感觉障碍平面较脊髓损害节段水平低。(如图所示)
综上所述，脊髓半切综合征仅仅是一个症候群，而非具体的原发病因，所有可以引起脊髓半侧横断性病损的伤病均可引起脊髓半切综合征。常见的原因包括外部的压迫和脊髓内部的病变。
外在压迫的原因包括脊柱退变引起的偏一侧的椎间盘突出、脊柱骨折引起的偏一侧压迫所造成的脊髓损伤、血肿压迫一侧脊髓、椎管内肿瘤造成半侧脊髓压迫、脊髓偏一侧的刀刺伤等;
脊髓病变则包括脊髓炎、脊髓血管功能障碍、多发性硬化、早期放射性脊髓病等;另外，副肿瘤综合征引起的亚急性脊髓坏死病也会表现为脊髓半切综合征。