一般認為，血友病關節病變的發生和發展是多因素的，其中以關節滑膜炎為特征、以關節軟骨的退行性改變為基礎。

早期關節出血使關節囊腫脹、關節間隙增寬。反復多次出血，關節內積血不能完全吸收，含鐵血黃素沉著，刺激滑膜增生和關節囊纖維組織增厚，又因失用性肌萎縮使得關節周圍軟組織顯得異常膨大。

由于反復出血，滑膜絨毛侵蝕，同時因承重和損傷使得關節軟骨破壞，繼發退變性骨關節改變，表現為關節間隙變窄、關節面增生硬化、邊緣骨質增生、軟骨下骨囊性變。

在骨骼生長發育期發生的關節出血，因長期充血使骨骺提前出現、早期閉合，骨骺、干骺端增寬變方，這是血友病性骨關節病的一個特征性改變。

由于反復出血導致進行性增大的囊性包塊，囊內可有纖維分割，從而形成多房間隔的假瘤。位于肌肉內的腫塊使肌纖維變薄、移位，多層變薄的肌纖維常被誤認為是假囊，在囊內常含有大量鈣化、骨化、含鐵血黃素沉積，骨膜下出血常常伴有反應性新骨形成。