垂体瘤的病因目前尚未完全明确，可能与多种因素相关。一般认为，遗传因素可能起到一定作用，比如有家族性垂体瘤综合征的情况；下丘脑调控激素紊乱也可能引发垂体瘤，下丘脑的一些激素分泌异常会影响垂体细胞的正常功能；另外，垂体细胞自身的异常增殖也是重要因素，正常的垂体细胞发生突变后，可能无限制地增殖形成垂体瘤。
遗传因素相关
家族遗传倾向：部分垂体瘤具有一定的家族遗传易感性，有研究发现，某些基因突变可能在家族性垂体瘤的发病中起作用。比如存在AIP基因（芳基烃受体相互作用蛋白基因）突变的人群，患垂体瘤的风险会明显增加，这类人群中垂体瘤的发病几率比普通人群高很多。综合征关联：像Carney综合征、多发性内分泌腺瘤病1型等遗传性综合征，常常会伴随垂体瘤的发生。例如多发性内分泌腺瘤病1型患者，除了垂体瘤外，还可能出现甲状旁腺、胰腺等部位的内分泌肿瘤。
下丘脑调控激素紊乱
促激素失衡：下丘脑会分泌多种促激素释放激素和抑制激素来调控垂体前叶激素的分泌。如果下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素、促肾上腺皮质激素释放激素等出现紊乱，就可能影响垂体相应细胞的功能，导致垂体细胞异常增殖形成垂体瘤。比如促肾上腺皮质激素释放激素过度分泌，可能会刺激垂体促肾上腺皮质激素细胞增生，进而引发垂体瘤。激素调节反馈异常：正常情况下，垂体分泌的激素会通过负反馈机制调节下丘脑激素的分泌。当这种负反馈调节出现异常时，会打破激素分泌的平衡状态。例如甲状腺激素分泌减少时，正常反馈会促使下丘脑分泌更多促甲状腺激素释放激素来刺激垂体分泌促甲状腺激素，但如果反馈调节异常，就可能导致垂体细胞不受控制地增殖，形成垂体瘤。
垂体细胞自身异常
细胞增殖异常：垂体中的正常细胞如果发生基因突变等情况，会导致细胞增殖失去正常的调控。正常情况下，垂体细胞的增殖受到严格的调控，而当细胞自身的增殖信号通路出现异常时，细胞就会不停地分裂增殖，逐渐形成垂体瘤。比如某些生长因子相关的信号通路异常激活，会促使垂体细胞过度增殖。细胞凋亡障碍：细胞凋亡是维持组织细胞数量平衡的重要机制。如果垂体细胞的凋亡过程出现障碍，细胞不能正常凋亡，就会在垂体中堆积，进而形成垂体瘤。例如一些凋亡相关基因发生突变，影响了细胞凋亡的正常进程，使得垂体细胞持续存活并增殖，最终发展为垂体瘤。