炎症机制：慢阻肺的特征性改变包括气道、肺实质和肺血管的慢性炎症。中性粒细胞、巨噬细胞和T淋巴细胞等炎症细胞在其中扮演重要角色。特别是中性粒细胞的活化和聚集，通过释放弹性蛋白酶等生物活性物质，导致慢性黏液高分泌和肺实质的破坏。
蛋白酶-抗蛋白酶失衡机制：蛋白水解酶对组织有损伤作用，而抗蛋白酶，如α1-抗胰蛋白酶（α1-AT），可以抑制这些蛋白酶。蛋白酶过多或抗蛋白酶不足会破坏组织结构，引发肺气肿。有害气体和物质可以增加蛋白酶的产生或活性，同时减少或加速抗蛋白酶的灭活。氧化应激和吸烟也会降低抗蛋白酶的活性。虽然先天性α1-AT缺乏在我国尚未见正式报道，但它在北欧血统个体中较为常见。
氧化应激机制：慢阻肺病人氧化应激增加，主要氧化物包括超氧阴离子、羟自由基、次氯酸、过氧化氢和一氧化氮等。这些氧化物可以直接破坏蛋白质、脂质和核酸等生物分子，导致细胞功能障碍或死亡，并破坏细胞外基质。氧化应激还会导致蛋白酶-抗蛋白酶失衡，促进炎症反应，激活转录因子NF-κB，进而诱导多种炎症介质的表达，如IL-8、TNF-α。
其他机制：其他可能参与慢阻肺发病的因素包括异常肺发育、感染、儿童期哮喘、自主神经功能失调、营养不良和气温变化等。这些机制共同作用，导致两种重要病变：
小气道病变：包括小气道炎症、纤维化和黏液栓形成，使小气道阻力增加。
肺气肿：肺泡的弹性回缩力下降，导致小气道更易塌陷。这两种病变共同造成慢阻肺的特征性气流受限。
