视神经萎缩的病因较为复杂，主要包括以下方面：
一、发病原因
1、由多种原因均可引起，常见有缺血、炎症、压迫、外伤和脱髓鞘疾病等。
（1）颅内高压致继发性视神经萎缩。
（2）颅内炎症，多见于结核性脑膜炎或视交叉蛛网膜炎。
（3）视网膜病变：
①血管性视网膜中央动脉或静脉阻塞，视神经本身的动脉硬化，正常营养血管紊乱、出血(消化道及子宫等)。缺血性疾病如视网膜中央动脉阻塞、颈内动脉供血不足或阻塞、动脉硬化、高血压、巨细胞动脉炎、红斑狼疮、大量失血和低眼压性青光眼等；②炎症如视神经炎、脑膜炎、脑炎、脑脓肿及败血症等；③青光眼后；④视网膜神经节细胞或神经纤维的损害如视网膜色素变性、严重的脉络膜视网膜变性、炎症及萎缩；⑤Refsum病；⑥黑蒙性家族性痴呆。
（4）视神经炎和视神经病变
①血管性，如缺血性视神经病变；②视神经脱髓鞘疾病如多发性硬化、弥散性硬化和视神经脊髓炎等；③维生素B族的缺乏如严重营养不良、维生素B1缺乏病和恶性贫血等；④中毒如砷、铅、甲醇、奎宁、乙胺丁醇和烟草等的毒性损害；⑤带状疱疹；⑥梅毒如脊髓结核及麻痹性痴呆；⑦压迫性所致，如颅内、眶内肿瘤或血管瘤的压迫，尤以垂体肿瘤对视交叉的压迫为视神经萎缩最常见的原因之一。 （5）外伤视神经的直接损伤，如视神经的挫伤或撕脱。
（6）代谢性疾病，如糖尿病、神经节苷脂病等。
（7）遗传性疾病Leber病，小脑性共济失调，周围神经病变如Chareot-Marie-Tooth病。
（8）其他。
2、在儿童其原因更复杂，包括如下因素：
（1）染色体异常：猫叫综合征、染色体18长臂部分缺失。
（2）脂性疾病：Tay-sachs病、Sandhoffs病、乳糖基酰基(神经)鞘氨醇中毒症、NIEMANN-Pieck病、α-β-脂蛋白血症(Bassen-kornzwig综合征)。
（3）粘多糖病：Hurlers粘多糖病、同胱氨酸尿病。
（4）矿物代谢缺陷及其代谢：Menkes病、幼年性糖尿病，胰腺囊性纤维变性，全身性神经节甙脂症、Zellwage氏病等。
（5）遗传性视网膜色素变性：Ushers综合征、Kesrns-Sayer综合征、Alstrom综合征。
（6）灰质病：Battens病、婴儿神经轴索营养不良症、Hallervorden-Spatz病。
（7）小脑性共济失调：Behr视神经萎缩、Marie共济失调、遗传性运动或感觉性多神经病变、Charcot-Marie-Tooth病、橄榄体-桥脑小脑变性。
（8）原发性白质病变：异常性脑白质变性、Krabbers病、海绵质白质变性(Canaran)、苏丹白质变性、Merzbacher-pelizaeus病、Cockayne综合征。
（9）脱髓鞘疾病：肾上腺白质变性、多发性硬化。
（10）家族性视神经萎缩：Leber病，婴儿型视神经萎缩(隐性、显性)。
（11）颅内压增高：假脑瘤、颅内出血、颅骨狭窄症、导水管阻塞脑积水。
二、发病机制
1、兴奋性神经递质 兴奋性神经递质在细胞缺血或应激状态下会大量释放出来。持续缺氧引起细胞膜去极化，而膜的去极化又反过来促进兴奋性神经递质的释放，并减少突触对这些兴奋性神经递质的摄取，以致细胞外兴奋性神经递质聚集，这些兴奋性神经递质在细胞外的大量聚集，导致了兴奋性神经毒素作用，即递质作用于受体，引起钙离子大量内流。在此情况下，突触后细胞不能有效地调节其胞内钙离子量，从而使更多的钙离子在细胞内聚集，引起细胞损伤甚至死亡。兴奋性氨基酸受体主要为N-甲基-D-天门冬氨酸(NMDA)、AMPA及KA3种受体亚型，无论是内源性还是外源性的NMDA受体激动剂，都能引起广泛的神经病变。视网膜神经节细胞上存在兴奋性氨基酸受体，通过对培养的视网膜神经节细胞观察发现，胞体较大的细胞较胞体较小的细胞更易经受兴奋性毒素损伤，与青光眼低氧损伤模型的结论是一致的。
2、钙离子超载 细胞内钙离子水平的升高可导致神经毒性作用，其机制在于激活下列物质：分解代谢的酶类、磷脂酶、蛋白激酶、过氧化物及其他自由基等，这些物质均与神经毒性有关。此外，细胞内钙离子的浓度增加对谷氨酸的释放产生正反馈刺激。
3、一氧化氮(NO)的神经毒性 谷氨酸与NMDA受体结合的一个作用就是引起钙离子进入突触后细胞在此处合成氧化亚氮。钙离子一进入细胞即与钙调蛋白结合，进而激活了氧化亚氮合成酶(NOS)，后者催化L-精氨酸合成氧化亚氮。已经有许多实验显示氧化亚氮的神经毒性作用。
4、自由基的毒性作用 应激缺氧、兴奋性毒素释放导致细胞死亡的过程，需某种分子介导才可能导致神经损害，氧自由基即是这类介质之一。氧自由基引起损害的另一途径是干扰氧化亚氮调节血管张力的自然能力。氧自由基的某些毒性作用与兴奋性毒素相同，氧自由基可以调节NMDA受体的功能，甚至引起兴奋性毒素释放，形成恶性循环。氧自由基不仅在短期缺氧时有损伤作用，在神经的慢性变性中如慢性青光眼也有重要作用，它们通过钙离子内流、超氧化物自由基酶降解产物增加等途径，引起铜锌比值改变、超氧化物歧化酶基因突变、谷氨酸类增加，导致兴奋性毒性反应。
5、神经生长因子及受体的改变 正常中枢神经系统内的神经营养因子有多种，神经生长因子作用有以下几个方面：①促进和维持神经原生存、生长、分化和执行功能的作用，但没有刺激分裂的作用；②保护神经原免受兴奋性毒素的损害；③刺激原始胶质细胞分化，调节多肽的表型并参与免疫反应。
6、视网膜神经节细胞凋亡 实验性青光眼模型中视网膜神经细胞存在细胞凋亡的现象。慢性高眼压的早期视网膜神经细胞的损伤中细胞凋亡是其主要的损伤方式。这种神经元的损伤是由于筛板部位阻塞轴浆流，减少了与靶器官的接触所造成的。而且由于轴浆流阻塞视网膜中的神经营养因子减少，神经节细胞出现凋亡。更多的人认为神经节细胞的凋亡是由于失去了细胞之间的相互作用。在体外培养的视网膜神经节细胞的研究中也证实视网膜的损害机制中存在细胞凋亡的现象。