圆锥角膜的形成目前认为主要与遗传因素、角膜生物力学异常以及眼部发育相关。遗传因素方面，约50%的圆锥角膜患者存在家族遗传倾向，有研究显示家族中若有一人患病，其亲属患病风险比正常人群高一定倍数；角膜生物力学异常也是重要因素，正常角膜具有一定的机械强度和稳定性，而圆锥角膜患者角膜胶原纤维代谢异常，导致角膜的抗张力强度下降，逐渐变薄、向前突出形成圆锥形状；眼部发育方面，青少年时期是眼部发育的关键阶段，此阶段如果存在角膜中央部发育不全等情况，也可能增加圆锥角膜的发病风险。
遗传因素相关
家族遗传倾向明显： 圆锥角膜具有一定的遗传易感性，临床观察发现，如果家族中有圆锥角膜患者，其直系亲属患病的概率相对较高。例如，在一些有家族史的人群中，经过统计，亲属患病的风险比普通人群高出数倍。遗传方式多样： 圆锥角膜的遗传方式较为复杂，可能涉及常染色体显性遗传、常染色体隐性遗传等多种方式。不同的遗传方式会导致家族中患病的传递规律有所不同，但总体都显示出家族聚集的现象。
角膜生物力学异常缘由
胶原纤维代谢异常： 正常角膜的胶原纤维排列有序，维持着角膜的正常形态和功能。而圆锥角膜患者的角膜胶原纤维代谢出现异常，胶原纤维合成减少或降解增加，使得角膜的结构完整性受到破坏，抗张力能力下降。比如，角膜中的I型和V型胶原纤维在数量和结构上发生改变，影响了角膜的强度。角膜厚度与强度变化： 圆锥角膜患者角膜中央厚度比正常人明显变薄，一般来说，正常角膜中央厚度约在500μm左右，而圆锥角膜患者可能低于400μm。角膜厚度的变薄直接导致其抗压力强度降低，更容易出现向前膨出形成圆锥的情况。
眼部发育相关因素
青少年发育阶段影响： 圆锥角膜多发生在青少年时期，这个阶段眼部还在不断发育。在眼部发育过程中，如果角膜中央部的发育出现不全，比如角膜基质层在中央区的厚度不均匀等情况，就为圆锥角膜的发生埋下隐患。随着身体的生长发育，这种不均衡的情况可能逐渐加重，导致角膜向前突出形成圆锥角膜。眼部其他发育异常关联： 一些眼部的先天性发育异常也可能与圆锥角膜的形成有关，例如角膜缘干细胞功能异常等情况，会影响角膜的正常生长和维持，进而增加圆锥角膜的发病几率。