圆锥角膜的发病机制目前尚未完全明确，但有一些相关因素被认为与它的发生有关。一般认为，遗传因素可能在其中起到一定作用，据研究，约10%的圆锥角膜患者有家族史，存在一定的遗传倾向。
遗传因素方面
家族遗传倾向： 有数据显示，如果家族中有圆锥角膜患者，其亲属患圆锥角膜的风险比普通人群要高。比如一个家庭中父母一方患有圆锥角膜，其子女患病的概率会比没有家族史的人群高出数倍。基因相关： 目前已经发现一些与圆锥角膜相关的基因位点，不过具体的基因作用机制还在进一步研究中，但可以确定遗传因素是圆锥角膜发病的重要影响因素之一。
眼部发育因素
角膜胶原纤维异常： 正常角膜的胶原纤维排列整齐有序，而圆锥角膜患者的角膜胶原纤维存在异常，胶原纤维的合成、代谢等出现问题，导致角膜的强度和稳定性下降，逐渐发生圆锥样突起。角膜扩张倾向： 从眼部发育的角度来看，部分人群存在角膜先天扩张的潜在倾向，在一些内外因素的诱导下，这种扩张倾向被激发，进而引发圆锥角膜。例如，在青春发育期，身体的生长发育变化可能会对角膜产生影响，促使原本有扩张倾向的角膜出现圆锥角膜的表现。
环境及其他因素
长期揉眼等不良习惯： 长期频繁揉眼可能会对角膜造成机械性的刺激，虽然不是所有揉眼的人都会患圆锥角膜，但对于那些本身存在角膜潜在问题的人来说，长期揉眼可能是诱发圆锥角膜的一个因素。内分泌因素： 青春期时内分泌系统活跃，激素水平变化较大，有研究推测内分泌的改变可能会影响角膜的代谢等，从而与圆锥角膜的发生相关。比如青春期女性患圆锥角膜的概率相对可能会有一定变化趋势，但具体机制还需进一步深入研究来明确。