格林巴利综合症的病因目前尚未完全明确，但一般认为与感染和自身免疫反应等因素有关。约60%的患者在发病前1~3周有上呼吸道或消化道感染病史，比如空肠弯曲菌感染，大约占前驱感染的30%左右。
感染因素相关
病毒感染： 很多病毒都可能和格林巴利综合症有关，像巨细胞病毒、EB病毒、水痘-带状疱疹病毒等都有引发该病的可能。这些病毒感染人体后，会引发免疫系统的异常反应，进而攻击外周神经。细菌感染： 空肠弯曲菌是较为常见的与格林巴利综合症相关的细菌。当人体感染空肠弯曲菌后，细菌的某些成分会与人体神经组织的成分相似，从而导致免疫系统错误地攻击神经，引发格林巴利综合症。
自身免疫因素相关
免疫反应攻击神经： 人体的免疫系统会错误地将自身的周围神经当作外来异物进行攻击。在格林巴利综合症患者体内，会产生多种自身抗体，这些抗体针对神经髓鞘等结构，导致神经传导功能出现障碍。例如，抗神经节苷脂抗体就可能参与了对神经的损伤过程。免疫异常的机制： 具体来说，可能是在感染等因素的触发下，T淋巴细胞等免疫细胞被激活，进而引发一系列免疫级联反应，导致神经组织受到损伤，出现肌肉无力、感觉异常等格林巴利综合症的典型症状。
其他可能因素
疫苗接种： 有研究发现，少数人在接种某些疫苗后可能会出现格林巴利综合症。比如流感疫苗等，但这种情况发生的概率非常低，大约每百万人中可能有1~2例因接种疫苗引发的格林巴利综合症。遗传易感性： 虽然遗传因素在格林巴利综合症发病中所占比例不是很大，但部分患者存在一定的遗传易感性。如果家族中有亲属患过格林巴利综合症，那么其他人患病的风险可能会相对高一些，但这也不是绝对会发病，只是有一定的遗传倾向。