肺性脑病主要是由于慢性呼吸系统疾病导致机体严重缺氧和二氧化碳潴留，进而引起神经精神障碍的一组综合征。通常是在慢性支气管炎、阻塞性肺气肿等慢性肺部疾病基础上，因病情加重，比如急性呼吸道感染等诱发因素，使得呼吸功能进一步恶化所致。
呼吸系统疾病基础因素
慢性支气管炎长期不愈： 慢性支气管炎患者的支气管黏膜会反复发生炎症，导致气道狭窄、黏液分泌增多。据统计，约有80% - 90%的肺性脑病患者有慢性支气管炎病史，长期的炎症刺激使得气道通气功能逐渐下降，为肺性脑病的发生埋下隐患。阻塞性肺气肿影响： 阻塞性肺气肿会使肺泡弹性减退，过度膨胀、破裂，肺容积增大，通气功能障碍更为严重。患者的残气量增加，通气/血流比例失调，导致氧气吸入不足和二氧化碳排出困难，从而引发机体缺氧和二氧化碳潴留，为肺性脑病创造条件。
诱发因素方面
急性呼吸道感染： 当患者发生急性呼吸道感染时，比如细菌或病毒感染累及呼吸道，会使气道炎症加重，黏液分泌进一步增多，气道阻塞更加严重。研究发现，约60%的肺性脑病急性发作是由急性呼吸道感染诱发的，感染使得呼吸负荷急剧增加，原有肺部疾病的通气和换气功能无法代偿，进而引发肺性脑病。不恰当吸氧： 部分患者在呼吸困难时自行不恰当吸氧，尤其是高浓度吸氧。因为慢性阻塞性肺疾病患者长期处于二氧化碳潴留状态，其呼吸中枢对二氧化碳的敏感性降低，主要依靠缺氧来刺激呼吸中枢。如果此时给予高浓度吸氧，会迅速纠正缺氧，解除了缺氧对呼吸中枢的刺激，导致呼吸进一步抑制，二氧化碳潴留更加严重，从而诱发肺性脑病。
机体自身调节失衡
酸碱平衡紊乱： 由于缺氧和二氧化碳潴留，机体容易出现酸碱平衡紊乱。比如呼吸性酸中毒是肺性脑病常见的酸碱失衡类型，当二氧化碳潴留时，体内碳酸增多，pH值下降。长期的酸碱平衡紊乱会影响神经系统的功能，导致神经细胞代谢障碍，出现神经精神症状，如烦躁不安、嗜睡甚至昏迷等，进而发展为肺性脑病。电解质紊乱： 肺性脑病患者常伴有电解质紊乱，尤其是低血钾或高血钾等情况。电解质紊乱会影响神经肌肉的兴奋性和细胞的正常代谢，进一步加重神经系统的功能障碍，促使肺性脑病的发生和发展。例如低血钾时，神经肌肉兴奋性降低，可出现肌无力等表现，同时也会影响中枢神经系统的功能，导致精神症状加重。