動物實驗證明，切斷支配肌肉的神經24~36小時后，肌纖維對乙酰膽堿的興奮性逐步增高，出現肌纖維顫動膜電位和肌纖維膜上衛星細胞等一系列的營養性改
變，并逐漸發生萎縮，另外，肌肉的運動、正常生理活動的鍛煉及充足的氧氣供應與萎縮的發生密切有關。從臨床角度看，支配肌肉的神經，包括腦部的上運動神經
元、脊髓前角或腦干運動神經核、周圍神經、神經肌肉接頭的病變、肌肉本身的疾病（遺傳、損傷、炎癥等）血液供應障礙和肌肉的活動減少（廢用性）均可引起肌
肉萎縮。
一、中樞性改變
１、腦源性肌萎縮，少見。常見大腦皮質的萎縮性病變，特別是兒童時期的大腦半球頂葉病變先天性運動區發育強或大腦半球深部（丘腦）占位性病變，炎癥等，引起對側身體相應部位的肌肉萎縮。
２、原發性脊髓前角或腦干顱神經運動核及其傳導途徑的病變所致之肌肉萎縮。例如，運動神經元疾病，包括嬰兒進行性脊髓肌萎縮，少年進行性球麻痹，家族性遺傳性少年型脊髓肌萎縮癥等。
３、并發于中樞神經彌漫性病變的神經元性肌萎縮，如關島運動N元疾病，海綿狀自質腦病，家族性遺傳性共濟失調，慢性進行性舞蹈病，大腦葉性萎縮等。
４、先天發育畸形所引起的繼發性中樞神經元性肌萎縮，如先天性顱神經核發育不全，綜合癥，脊髓積水，腦脊髓膨出，脊管閉合不全，脊髓發育不全，延一脊髓空洞癥等。
５、脊髓病變，如損傷、產傷、脊髓壓迫、帶狀皰疹性脊髓炎和急性脊髓前角灰質炎等。
二、周圍神經病變
常見：損傷、炎癥、腫瘤、變性等均可引起受累神經所支配的肌肉發生，急性、亞急性或慢性失神經支配，產生肌肉萎縮，周圍神經病變的原因不同，決定
了肌萎縮引病的形式，但不決定其臨床類型，周圍神經受損的部位決定了肌萎縮臨床表現的特征，但不影響其起病的形式，例如損傷和炎癥多為急性起病，引起肌肉
急性失神經支配，遺傳性和變性起病緩慢，逐步進展，產生慢性失神經支配，肌肉萎縮的發生亦較慢，神經根損害所致者，表現為階段性肌肉萎縮，神經叢損害所致
者，出現一組肌肉萎縮，神經干或末梢神經損害所致者，產生局部范圍或個別肌肉萎縮。
１、原發性或遺傳有關的周圍神經疾病，如進行性腓肌萎縮癥，遺傳性肥大性間質性神經病，肌萎縮性共濟失調，多發性神經纖維瘤病，遺傳性共濟失調性
多發性神經病，家族性遺傳性腓肌萎縮型共濟失調綜合癥，家族性復發性壓迫性周圍神經麻痹，家族性復發性周圍神經病，遺傳性間質性脊炎神經病等。
２、周圍神經損傷，如脊神經的撕裂傷、挫傷，壓迫臂叢的產傷，神經的縮窄性壓迫神經電擊傷，放射損傷及燒傷等。
３、周圍神經的中毒性損害，包括藥物、有機物、無機物、細菌毒素等。
４、周圍神經炎，包括感染性、感染后和變態反應性病變及膠元結締組織病和潔節病性周圍神經病等。
５、其他，代謝性疾病中的周圍神經病，惡性疾病中的周圍神經病，周圍神經腫瘤。
三、神經肌肉接頭的病變
罕見，系由運動終極的神經末梢變性引起神經肌肉傳遞不能而致肌肉萎縮，如重癥肌無力的眼肌，頸肌萎縮，癌性肌病，有機磷中毒常出現肌束顫動和肌病變，但對于它的發病原理有最常見。
四、肌源性病變
１、遺傳性肌肉疾病。由遺傳基因異常所引起，如各種肌營養不良癥等。
２、炎癥性肌病，包括化膿性肌肉感染、不明原因的多發性肌炎——皮肌炎、風濕性肌病、潔節性多動脈炎、復發性脂膜炎、寄生蟲性肌炎和潔節病性肌炎等
３、代謝性肌萎縮，如骨病性肌病、骨化性肌炎、甲狀腺性肌病。
五、廢用性肌肉病變
原因不清，有把它歸入下運動N元病變以上的抑制引起，但可能與肌肉的長期不運動密切有關。這類病變去病因后，一般情況好轉，并積極參加運動鍛煉，常可在短期內恢復原來的肌肉體積和肌力。如，病性肌無力、老年性肌無力
六、缺血性病變
供應肌肉的血管固炎癥或損傷，或空氣、脂肪等栓子栓塞，可產生肌肉無菌性梗死而萎縮，如肢體的深靜脈血栓形成，長骨骨折時空氣或脂肪栓塞，心臟病的栓子脫落、潔節性多動脈炎，閉塞性脈管炎等