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因素密切相关。约60%的患者在发病前1~3周有上呼吸道或消化道感染史，最常见的是空肠弯曲菌感染，大约占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，比如巨细胞病毒、EB病毒、水痘-带状疱疹病毒等。这些病毒感染人体后，会引发免疫反应，进而可能攻击周围神经。例如巨细胞病毒感染，它可以在人体内潜伏，当人体免疫力下降时被激活，诱导免疫系统错误地攻击神经组织。细菌感染： 前面提到的空肠弯曲菌是比较常见的与格林巴利综合症相关的细菌。空肠弯曲菌感染肠道后，其菌体成分与周围神经组织有相似的抗原表位，人体免疫系统在攻击空肠弯曲菌时，可能会误伤到周围神经，导致格林巴利综合症的发生。
自身免疫因素相关
免疫反应异常： 人体的免疫系统会错误地将自身的周围神经当作外来的有害物质进行攻击。正常情况下，免疫系统能够识别自身组织和外来病原体，但在某些诱因下，这种识别功能出现紊乱。比如在感染因素的触发下，免疫系统中的T细胞等免疫细胞被激活，产生一系列细胞因子，这些细胞因子会损伤周围神经的髓鞘等结构，影响神经冲动的传导，从而引发格林巴利综合症。抗体介导的损伤： 体内会产生针对周围神经的自身抗体。这些抗体与神经组织结合后，会激活补体等免疫反应，导致神经纤维受到损伤。例如有的患者体内会出现抗神经节苷脂抗体，这些抗体结合到神经节苷脂上，引起神经的炎症和脱髓鞘改变，进而出现格林巴利综合症的症状，如肢体无力、感觉异常等。
其他可能因素
疫苗接种： 有研究发现，部分人在接种某些疫苗后可能会诱发格林巴利综合症。不过这种情况相对较少见，但也是需要关注的一个可能诱因。比如接种流感疫苗后，个别人可能会因为疫苗引发的免疫反应，进而导致格林巴利综合症的发生，但整体发生率非常低。遗传易感性： 有一定的遗传倾向，某些遗传因素会使个体更容易发生格林巴利综合症。如果家族中有亲属患过格林巴利综合症，那么其他家庭成员患该病的风险可能会略有升高，但具体的遗传机制还在进一步研究中，并不是说有家族史就一定会发病，只是相对来说风险比普通人稍高一些。