Известно, что развитию спонтанного пневмоторакса предшествует нарушение целостности висцеральной плевры, создающей возможность поступления воздуха в плевральную полость. Вместе с тем, по мнению большинства исследователей, здоровая плевра разрывается лишь при давлении 200 мм рт. ст. Поэтому не вызывает сомнения тот факт, что причиной пневмоторакса является слабость висцерального покрова (плевры), не выдерживающего определенной величины внутрибронхиального давления. К повышению давления воздуха в бронхах на пути к висцеральному покрову, способному преодолеть его сопротивление, могут привести подъем тяжестей, особенно в статическом положении, резкие наклоны и повороты туловища, ведущие к "перекручиванию" бронхиального дерева. Такие же явления возникают при кашле, особенно сухом, сильном плаче, смехе, крике, глубоком прерывистом дыхании, которое наблюдается при волнении, тревоге и переживании. Внутрибронхиальное давление повышается также при игре на духовых инструментах, надувании ртом волейбольной камеры, работе стеклодува. К редким причинам относятся перепады внешнего давления, возникающие при подъеме из морской глубины, а также при подъеме на большую высоту в горах либо на самолете. Однако только этих причин для повышения давления воздуха в бронхах недостаточно. Необходимо еще одно важное обстоятельство: закрытие голосовой щели, предупреждающей выход воздуха в атмосферу Вследствие суммации всех этих факторов (повышение внутрибронхиального давления, слабость висцеральной плевры, закрытие голосовой щели) воздух разрывает висцеральную плевру и устремляется в плевральную полость.

Главной причиной так называемой слабости висцеральной плевры является буллезная эмфизема легких. Отличительной ее особенностью является наличие в субплевральных областях легкого ограниченных воздушных образований, имеющих различные наименования — "буллы", "блебсы", "эмфизематозные пузыри", "воздушные кисты", "кистоподобные образования", "местная очаговая эмфизема", "локализованная эмфизема". В.И.Стручков и соавт. (1969) названные макроскопические образования объединили одним термином — "буллезная болезнь легких".

Существует несколько теорий патогенеза буллезной эмфиземы легких. Согласно одной из них, в основе развития патологического процесса лежат нарушения проходимости бронхиол и мелких бронхов, которые задействуют вентилеподобный механизм. Суть его состоит в следующем. При выдохе вследствие предшествующего сужения просвета бронха проходимость его для воздуха полностью перекрывается спавшимися стенками. В результате воздух задерживается в терминальных отделах бронхиального дерева. Происходит перерастяжение альвеол, альвеолярных стенок, разрушение межальвеолярных перегородок — формируется булла. Согласно второй теории, в патогенезе субплевральных булл особая роль принадлежит врожденной неполноценности висцеральной плевры. Наконец, некоторые авторы считают, что в основе развития эмфизематозных пузырей и булл легкого лежит ишемия кортикальных отделов легкого и висцеральной плевры с последующей дегенерацией этих участков и формированием буллезной болезни. Не исключено, что все три механизма — звенья одного и того же патологического процесса.
Буллезная эмфизема легких является причиной спонтанного пневмоторакса у 56—78% больных. Значительно реже (у 4—25% больных) к спонтанному пневмотораксу ведет спаечный процесс в плевральной полости. Спайки в плевральной полости встречаются очень часто. Причины их образования различные: от неспецифических воспалительных процессов до травм. Непосредственной причиной возникновения такого пневмоторакса служит физическая нагрузка.

Из редких причин, вызывающих спонтанный пневмоторакс, необходимо указать на ателектаз легкого, инфаркт легкого, опухоли легких и плевры, эндометриоз. Наиболее часто развитие экстрагенитального эндометриоза возможно после беременности, абортов, оперативных вмешательств на органах малого таза. В редких случаях развивается так называемый катамениальный пневмоторакс, возникающий в предменструальный либо менструальный период у практически здоровых женщин.
Иногда, даже при детальном обследовании больного, конкретная причина спонтанного пневмоторакса не выявляется. У мужчин, особенно в возрасте 21—40 лет, спонтанный пневмоторакс встречается чаще в 10 и более раз, чем у женщин.

Появление воздуха в плевральной полости значительно повышает внутриплевральное давление, которое в норме ниже атмосферного. В результате этого наступает спадание легочной ткани и ее сдавление воздухом извне, смещение средостения в противоположную сторону, опущение купола диафрагмы на стороне поражения, сдавление и перегиб кровеносных, прежде всего венозных, сосудов в средостении.