咽食管室的解剖学基础是在咽部下缩肌斜形纤维与环咽肌横纤维之间的后方中央的一个缺损在稍偏左侧更明显，因此憩室多发生在左侧。
咽食管憩室常不是单一因素造成的，多由于环咽肌和食管肌肉运动失调、失弛缓或其他运动异常，在上述解剖基础上造成粘膜膨出而形成憩室。
咽食管憩室常见于50岁以上的成年人，男性多于女性。
极少数咽食管憩室发生癌变，可能是由于长期食物及分泌物刺激所致，患者习惯性地压迫憩室以利于憩室排空，也可能是癌变的一个原因。在服钡造影时如发现憩室内壁不规则，应高度怀疑憩室癌变，需进一步检查。
膈上憩室亦为膨出型憩室，憩室壁只有粘膜层和粘膜下层，很少有肌纤维。多数文献报道，大部分膈上憩室伴有食管运动功能失调、食管裂孔疝及食管返流。食管返流常引起食管肌肉痉挛，使食管腔内压力增高而造成膨出型憩室。
食管中段憩室可以是膨出型或牵出型，多数是牵出型憩室，食管中段膨出型憩室与膈上憩室的病因和表现完全相似，而牵出型憩室是由于支气管旁淋巴结炎症或结核引起瘢痕牵引所致，它具有食管的全层组织，包括粘膜、粘膜下层和肌肉层，颈宽底窄形似帐篷。牵出型憩室多发生在气管分叉部的食管前壁和右侧壁。有些作者认为一部分与食管运动异常无关的食管中段憩室是先天性的肠源性囊肿或食管重复。
假性食管憩室很少见，病因尚不明确。
病理改变是由于食管粘膜下腺体管扩张，病变局限于粘膜下层并不累及食管肌层。扩张的腺本管呈囊状，周围有慢性炎症，并可能有小脓肿形成。腺华表管的炎性改变及鳞状上皮化生可以使管腔狭窄或完全阻塞，导致近端扩张形成假性憩室。由于慢性炎症，食管粘膜下层纤维化造成食管壁增厚，僵硬，管腔狭窄。假性憩室可累及食管全长，但更常见于食管上段，这是与食管粘膜下腺体分布情况相一致的。很多假性憩室患者同是圾糖尿病。