黄体功能不全通常是多种因素共同作用导致的。一般来说，内分泌失调是引起黄体功能不全的重要原因之一，比如下丘脑 - 垂体 - 卵巢轴调节功能紊乱，可能使促卵泡生成素、促黄体生成素比例失调等，有研究发现约30% - 40%的黄体功能不全与这种内分泌调节异常有关。
内分泌因素相关
下丘脑 - 垂体功能异常： 当下丘脑分泌的促性腺激素释放激素量不足，或者垂体分泌的促黄体生成素、促卵泡生成素等激素水平异常时，会影响黄体的正常发育和功能。例如垂体瘤患者，垂体分泌功能出现紊乱，就容易引发黄体功能不全。卵巢自身问题： 卵巢内卵泡发育不良，会导致排卵异常，进而影响黄体的形成。像多囊卵巢综合征患者，卵巢中存在多个小卵泡，但很难发育成熟并排卵，同时黄体功能也往往欠佳。
子宫内膜因素相关
子宫内膜受体异常： 子宫内膜细胞对孕激素的反应性降低，即使有正常的黄体分泌孕激素，子宫内膜也不能做出良好的反应，从而影响受精卵的着床和维持妊娠。比如一些子宫内膜异位症患者，可能存在子宫内膜受体的异常情况。子宫内膜炎症： 长期的子宫内膜炎症会影响子宫内膜的容受性，使得黄体分泌的孕激素难以发挥正常作用，进而导致黄体功能不全。有统计显示，约15% - 20%的黄体功能不全患者存在子宫内膜炎症相关因素。
其他因素相关
酶系统紊乱： 体内一些酶的缺乏或功能异常也可能影响黄体功能。例如前列腺素合成障碍时，会干扰黄体的正常退化和萎缩过程，导致黄体持续存在或功能异常。高泌乳素血症： 血清泌乳素水平升高会抑制促黄体生成素的分泌，从而影响黄体的生成和功能。大约有5% - 10%的黄体功能不全患者伴有高泌乳素血症。