垂體腺瘤的發病機制研究可歸為兩大學說：一為垂體內在異常學說，另一為下丘腦調節機制失常學說。采用分子生物學方法研究后，使長期以來一直有爭議的垂體學說和下丘腦學說趨向于統一。

　　目前認為垂體腺瘤的發展可分為兩個階段——起始階段和促進階段，即垂體細胞先發生突變，然后在內外因素的促進下突變的細胞增生，發展為垂體腺瘤。

　　1、垂體內在異常

　　(1)基因突變

　　垂體細胞的基因突變在垂體腺瘤發生中的作用近年受到高度重視，目前，已肯定的主要為一些與細胞信號轉導有關的基因的點突變，這些基因包括G蛋白Gs的α亞單位(Gsα)基因、ras原癌基因、蛋白激酶C的α亞型(PKCα)基因等。

　　(2)激素受體的異常

　　下丘腦激素或因子可作用于垂體細胞表面的受體而發揮效應，這些受體的數目和(或)親和力的改變、表達異常、受體-G蛋白-效應器偶聯異常在垂體腺瘤的發生中具有重要的作用。主要包括受體：①多巴胺受體;②生長抑素(SS)受體;③TRH受體;④GnRH受體;⑤GHRH受體;⑥CRH受體。

　　2、下丘腦調節機制失常

　　很早就有人提出，激素調節機制的失常是引起垂體腺瘤的重要原因，支持這一學說的證據有：下丘腦GHRH瘤和CRH瘤可分別引起垂體GH瘤和ACTH瘤。

　　異位GHRH也能引起GH瘤，惟作用較下丘腦GHRH瘤為弱(原因可能是后者產生的GHRH直接進入垂體門脈系統，故垂體局部GHRH濃度較高)。近年的動物實驗證明：GHRH轉基因小鼠極易發生GH瘤。

　　這些均說明下丘腦促垂體釋放激素在垂體腺瘤的發生中具有重要作用。那么，下丘腦抑垂體激素(因子)的缺乏是否也能引起垂體腺瘤呢?這方面尚缺少有說服力的證據。

　　一些研究顯示，PRL瘤的病人下丘腦多巴胺水平并無下降，提示下丘腦抑制因子的缺乏在垂體腺瘤的發病中可能不起重要的作用。

　　外周靶腺激素水平的下降可減弱其對垂體的抑制作用，從而促進相應的垂體細胞的增生，如Cushing病患者切除雙側腎上腺后可使原已存在的ACTH微腺瘤轉變成大腺瘤(Nelson綜合征)。

　　有研究指出，原發性性腺功能減退者垂體腺瘤的發病率并不高于普通人群;原發性甲狀腺功能減退者雖有TSH細胞的增生但罕有TSH瘤，這些提示外周靶腺激素的缺乏不是垂體腺瘤發生的始動因素。

　　近年，一些學者運用分子生物學技術對垂體腺瘤細胞的克隆性作了研究，這使得人們對垂體腺瘤的發生機制有了新的認識。根據下丘腦調節失常學說，垂體腺瘤應為多克隆起源。

　　根據垂體起源學說，垂體腺瘤應為單克隆起源。Alexander等的研究表明，幾乎所有垂體腺瘤都是單克隆起源的，這一結果有力地支持了垂體起源學說。

　　然而，這并不意味著下丘腦調節機制失常在垂體腺瘤的發生中不起作用。事實上，垂體腺瘤的發生可能是多階段的(multistage)，其始因為垂體細胞的內在異常(如基因突變)，在此基礎上如下丘腦調節機制發生紊亂則進一步刺激垂體細胞的增殖，最后形成腫瘤。

　　下丘腦調節機制失常可能為形成垂體腺瘤的促進因素。但是，長期過量的下丘腦促垂體釋放激素的刺激可誘使相應的垂體細胞發生突變，這可解釋何以下丘腦促垂體激素瘤能引起相應的垂體腺瘤。