黄体功能不全通常是多种因素共同作用导致的。一般认为，约30%黄体功能不全与下丘脑-垂体-卵巢轴调节功能紊乱有关，使得卵泡发育不良、排卵后黄体分泌孕酮不足等。
内分泌相关因素
垂体分泌激素异常：垂体分泌的促卵泡生成素、促黄体生成素不足，会影响卵泡发育和黄体形成。比如，当促黄体生成素峰值分泌不足时，就无法正常触发黄体的形成和维持。卵巢自身问题：卵巢内的卵泡发育异常，会导致排卵后黄体分泌孕酮能力下降。例如，卵泡期颗粒细胞数量和功能异常，就会影响黄体期的孕激素分泌。
子宫内膜因素
子宫内膜受体异常：子宫内膜细胞对孕酮的受体数量减少或亲和力下降，即使黄体分泌了孕酮，子宫内膜也不能做出正常的反应，影响受精卵着床和妊娠维持。子宫内膜容受性差：黄体分泌的孕酮不足会使子宫内膜容受性降低，不利于胚胎着床。一般来说，正常妊娠需要子宫内膜在合适的时机具备接受胚胎着床的能力，而黄体功能不全时这种能力会减弱。
其他潜在因素
高泌乳素血症影响：体内泌乳素水平过高，会干扰黄体生成素的分泌，进而影响黄体功能。有研究发现，约5% - 10%的黄体功能不全患者存在高泌乳素血症情况。不良生活方式影响：长期熬夜、过度节食等不良生活方式也可能影响黄体功能。比如长期熬夜会打乱人体的内分泌节律，影响下丘脑 - 垂体 - 卵巢轴的正常功能，导致黄体功能不全发生风险增加。