发绀的出现直接取决于毛细血管血液中还原血红蛋白的绝对量，造成毛细血管床还原血红蛋白含量增加的机制有以下四类，主要是前两种，即动脉血或静脉血还原血红蛋白的增加。发绀的病因病理表现在以下几个方面：
(1)通气功能障碍：为引起肺性发绀最重要的因素，包括呼吸中枢抑制、呼吸肌活动障碍、胸肺顺应性下降、气道狭窄、气道阻塞等各种原因，影响肺通气功能，造成气流不畅，肺活量下降。肺泡内残气量增加，氧气含量减少，肺泡内氧分压降低，肺毛细血管血氧饱和度不足，最终完成气体交换后的动脉血氧分压降低，必将导致还原血红蛋白增加，引起发绀。临床上常见于慢性阻塞性肺疾病，其主要侵犯小气道，不仅使管壁增厚或痉挛，管腔常被分泌物阻塞，而且肺泡壁的破坏降低对细支气管的牵张力，导致呼吸道阻力增加，通气量下降，肺泡内氧分压降低。
(2)肺泡与毛细血管膜的弥散功能障碍：由于肺泡膜面积减少(如肺不张、肺叶切除)或肺泡膜厚度增加(如肺水肿、肺纤维化)，导致肺泡一毛细血管的气体弥散减少，影响气体交换而发生发绀。
(3)通气/血流(V/Q)比例失调：有效的气体交换需要足够的通气量和血流量。正常人静息状态下，肺泡的通气量约为4L/min，肺血流量约为5L/min，两者比值约为0.8。当窒息、肺气肿、肺纤维化等情况，造成肺泡通气量急剧减少，血流未相应减少。V/Q<0.8。换气障碍，不能充分氧合;当肺动脉栓塞时，肺血流量减少，进入肺泡的气体无机会与血流进行换气，V/Q>0.8，造成无效通气。最终使动脉血氧分压降低，还原血红蛋白增加。引起发绀。
(4)解剖分流增加：未经过氧合的肺动脉血直接引流至肺静脉，见于先天性肺动静脉瘘(瘤)，也见于支气管扩张症时伴有支气管血管扩张和肺内动静脉短路开放，使解剖分流量增加。
