硬脊膜外脓肿绝大多数为继发性。其原发感染灶可为邻近或远隔部位之疮、疖肿或蜂窝织炎等化脓灶，或为各脏器感染，如肺脓肿、卵巢脓肿、腹膜炎等，也可为全身败血症的并发症。发病部位与解剖特点有密切关系。硬脊膜由脊椎骨骨膜和硬脊膜两层结构形成。硬脊膜外腔内充满富含脂肪的疏松结缔组织和静脉丛，硬脊膜前方此两层紧密相连，并与脊柱后纵韧带接触，实际上无腔隙存在。硬脊膜外组织主要在背侧方和外侧方，自颈以下间隙渐增大，胸4～8之间的腔隙达0.5～0.7cm，胸9～腰2以下腔隙渐变狭窄，故病变部位以脊髓的背侧、胸腰段最常见，极少发生在上胸段和颈段。本病的感染途径主要有：
1、血源性感染致病菌由附近或远隔感染灶经血液而至硬脊膜外腔。
2、感染直接蔓延从脊柱周围化脓性感染灶直接扩散而来，如脊柱化脓性骨髓炎、骶尾部瘘管感染等。
3、直接进入如与脊柱相连通的开放性外伤，腰椎穿刺或硬脊膜外阻滞造成感染。
4、隐源性感染途径不明。
常见的致病菌为金黄色葡萄球菌、白色葡萄球菌、链球菌、假单胞菌、伤寒杆菌等，也偶为真菌，如放线菌、芽生菌等。病菌侵入硬脊膜外间隙后，在富于脂肪和静脉丛组织的间隙内形成蜂窝织炎，有组织充血、渗出和大量白细胞浸润，进一步发展为脂肪组织坏死、硬脊膜充血、水肿，脓液逐渐增多而扩散，形成脓肿。脓肿主要位于硬脊膜囊的背侧和两侧，很少侵及腹侧。上下蔓延的范围可达数个节段，在个别情况下可累及椎管全长，甚至向颅内扩散。脓肿多为单发，少数病例有多个散在小脓腔与一个主要脓腔相沟通。脓肿的形式和动态改变与致病菌、机体和局部组织的免疫反应、硬脊膜外腔的解剖特点、血管和淋巴系统结构等因素有关。呼吸运动和血管搏动可使椎管内负压差增大，这对炎症通过血管或淋巴系统向硬脊膜外腔扩散具有“吸引”作用。而头和躯干的伸曲活动所引起的脊髓和硬脊膜的移动性，则为脓肿上下扩散创造有利条件。后期由于脓液逐渐吸收，结缔组织增生而最终形成肉芽组织。脓肿除直接机械性压迫脊髓外，还可引起血管的炎性血栓形成，使脊髓的血供发生障碍，最后引起脊髓软化，造成不可逆性损害。