本病的發病機製研究已為世人所矚目。數十年來，相繼提出的有血管性、神經性、肌纖維再生錯亂和細胞膜缺陷等學說，但大量的研究證據表明細胞膜缺陷在本病發生有重要地位。三分之一新生男嬰患兒是由於基因突變所引起。
隨著分子生物學研究的深入開展，本病的病因和發病機製有了進一步闡明。已明確本病是一類單基因遺傳病，遺傳方式多樣，不少致病基因已得到定位和克隆，部分基因產物已得到闡明，有的致病基因尚不明。相關基因位點突變可引起其表達產物肌膜結構蛋白的缺陷和異常而致病。
對其不同類型、不同亞型的分子機製也有了新的認識。其中以Duchenne型和Becker型肌營養不良(DMD，BMD)的研究最為深入。DMD為X連鎖隱性遺傳病，致病基因已定位於X染色體短臂2區1帶2～3亞帶(Xp21.2～21.3)，其基因的cDNA已經被克隆，全長為14kb，有60～65個外顯子，基因表達產物為抗肌萎縮蛋白(dystrophin，Dys)。當基因出現大片段缺失、重複或其他形式變異如點突變時，導致Dys缺如或結構功能異常是DMD致病的根本原因。BMD基因與DMD處於同一區域，互為等位基因。Dys位於肌纖維膜的內層，是一種細胞骨架蛋白，有穩定肌纖維膜的作用。在DMD患者中，由於肌纖維缺乏Dys，肌膜結構的完整性受到破壞，大量富含鈣離子的細胞外成分流入肌細胞內，最終導致肌纖維變性、壞死而發病。Emery-Dreifuss肌營養不良的致病基因定位於xq28，其編碼蛋白為emerin。近年來發現肢帶型肌營養不良(LGMD)的發生與附著於肌纖維膜上的抗肌萎縮蛋白-糖蛋白複合物(dystrophin-glycoprotein complex，DGC)的遺傳缺陷有關。DGC在維持肌纖維膜的穩定和防止膜損傷壞死起著十分重要的作用。麵肩肱型肌營養不良(FSHD)為成年人最常見的常染體顯性遺傳肌病。其基因定位存4q35，基因尚未克隆，編碼蛋白尚未分離，但已證明FSHD與4號染色體長臂末端3.3kb串聯重複序列拷貝數的缺失有關。其他如遠端型肌營養不良不同亞型的分子機製也有新的認識。
