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。其中，空肠弯曲菌感染是较为常见的诱因，约有30% - 50%的格林巴利综合症患者在发病前曾有空肠弯曲菌感染史。
感染因素相关
病毒感染：
巨细胞病毒感染： 巨细胞病毒属于疱疹病毒组，可引起全身多个系统的感染。研究发现，部分格林巴利综合症患者在发病前有巨细胞病毒感染的经历，病毒感染后可能会引发机体的免疫反应异常，进而攻击周围神经组织。EB病毒感染： EB病毒也是常见的疱疹病毒，与多种疾病的发生发展相关。有研究显示，EB病毒感染后，可能通过分子模拟机制，使得机体免疫系统错误地将自身周围神经组织当作外来病原体进行攻击，从而诱发格林巴利综合症。
细菌感染：
除了空肠弯曲菌外，肺炎支原体感染也可能与格林巴利综合症的发生有关。肺炎支原体感染人体后，其某些成分与周围神经组织的成分有相似性，机体的免疫系统在清除肺炎支原体时，可能会误伤到周围神经，导致格林巴利综合症的出现。
自身免疫因素相关
免疫介导的神经损伤：
格林巴利综合症是一种自身免疫性疾病，患者体内的免疫系统会产生针对自身周围神经髓鞘的抗体。这些抗体攻击周围神经的髓鞘，影响神经冲动的传导，导致神经功能障碍。例如，抗神经节苷脂抗体在格林巴利综合症的发病中起到重要作用，不同类型的抗神经节苷脂抗体与不同临床亚型的格林巴利综合症相关。
细胞免疫参与：
细胞免疫在格林巴利综合症的发病中也有参与。T淋巴细胞等免疫细胞会被激活，它们可以释放细胞因子等炎症介质，进一步加重神经组织的炎症反应，破坏神经结构和功能，使得患者出现肢体无力、感觉异常等格林巴利综合症的典型症状。
其他可能因素
疫苗接种：
有少量研究提示，某些疫苗接种后可能会增加格林巴利综合症的发病风险。例如，流感疫苗接种后，个别人群可能会出现免疫系统的异常反应，进而诱发格林巴利综合症，但这种情况发生的概率相对较低。
遗传易感性：
虽然目前尚未明确具体的相关基因，但有研究发现，格林巴利综合症的发病可能存在一定的遗传易感性。具有某些特定基因背景的人群，在相同的感染等诱因下，相对更容易发生格林巴利综合症，但具体的遗传机制还需要进一步深入研究来阐明。