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。据研究，约60%以上的格林巴利综合症患者在发病前1~4周有上呼吸道或消化道感染史，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、肝炎病毒等都有可能引发免疫反应，进而导致格林巴利综合症。例如，EB病毒感染后，人体免疫系统会错误地攻击外周神经，引发相关症状。细菌感染： 空肠弯曲菌感染是比较常见的引发格林巴利综合症的细菌因素。空肠弯曲菌感染肠道后，其菌体表面的某些成分与周围神经组织有相似结构，人体免疫系统在攻击细菌时，也会攻击外周神经，导致神经受损，出现格林巴利综合症的症状。
自身免疫因素相关
免疫反应异常： 人体自身免疫系统出现紊乱时，会错误地将自身的周围神经当作外来异物进行攻击。比如，机体的T淋巴细胞等免疫细胞异常活化，产生多种细胞因子，这些细胞因子会损伤周围神经的髓鞘等结构，使得神经传导功能出现障碍，从而引发格林巴利综合症。抗体介导的损伤： 体内可能会产生针对周围神经的特异性抗体，这些抗体与神经组织结合后，会激活补体等免疫反应，进一步破坏神经纤维。例如，有的患者体内会出现抗神经节苷脂抗体，这种抗体与神经节苷脂结合后，会导致神经损伤，引发相应的临床症状。
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为少见，但也是需要关注的一个可能因素。比如接种流感疫苗后，个别人可能会出现免疫相关的异常，进而引发格林巴利综合症。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特别明确，但有一定的遗传易感性。某些基因位点的变异可能会增加个体患格林巴利综合症的风险。比如特定的人类白细胞抗原（HLA）基因亚型可能与格林巴利综合症的易感性相关，但具体的遗传机制还在进一步研究中。