格林巴利综合征的病因目前尚未完全明确，但研究发现可能与以下因素有关。一般认为，它是一种自身免疫性疾病，机体免疫系统错误地攻击了外周神经系统。
感染相关因素
空肠弯曲菌感染： 约60%的格林巴利综合征患者在发病前曾有空肠弯曲菌感染，这种细菌感染后，其某些成分与人体神经组织有相似之处，人体免疫系统在清除细菌时，可能会误将神经组织当作攻击目标，从而引发格林巴利综合征。一般空肠弯曲菌感染多发生在夏季和秋季，可通过被污染的食物等途径感染。病毒感染： 如巨细胞病毒、EB病毒、水痘 - 带状疱疹病毒等感染也可能与格林巴利综合征有关。这些病毒感染人体后，会激活人体的免疫反应，导致免疫系统对神经组织产生异常攻击。例如，EB病毒感染较为常见，在儿童和青少年中感染率较高，感染后有可能增加格林巴利综合征的发病风险。
免疫接种相关
疫苗接种后： 有研究发现，在某些疫苗接种后，个别人可能会出现格林巴利综合征。比如流感疫苗接种后，少数人可能会触发自身免疫反应，进而影响到神经系统，引发格林巴利综合征。不过这种情况发生的概率相对较低，大约每百万次疫苗接种中可能有几例相关病例。
其他自身免疫性疾病关联
合并其他自身免疫病： 当人体合并有其他自身免疫性疾病时，如系统性红斑狼疮等，发生格林巴利综合征的风险可能会增加。因为自身免疫性疾病患者的免疫系统处于异常活跃状态，更容易出现对自身神经组织的攻击，从而引发格林巴利综合征相关的神经损伤表现。