后縱韌帶骨化在沿著縱軸方向生長的同時，在水平方向也同時擴大，形成椎管內的占位性病變，使椎管容積變小、椎管狹窄，造成脊髓、神經根受壓，脊髓被擠壓呈月牙形狀，并被推向椎管后壁，骨化塊的后壁呈波浪狀改變。
骨化塊主要由板層骨構成，由椎體后緣至板層骨之間依次為纖維組織、纖維軟骨、鈣化軟骨。骨化灶與硬脊膜粘連，隨著壓迫程度的增加，硬脊膜變薄甚至消失，有時硬脊膜也發生骨化。
由于骨化塊不斷增大，脊髓受壓發生嚴重變形，神經組織充血水腫，脊髓前角細胞數量減少，形態縮小。脊髓臼質有廣泛的脫髓鞘變。
