三分之一患者無其它器質性心髒病而僅以二尖瓣脫垂為臨床表現，亦可見於馬凡綜合征，系統性紅斑狼瘡、結節性多動脈炎等患者，以後葉脫垂多見，在某些病人中為遺傳性膠原組織異常，電子顯微鏡下表現為Ⅲ型膠原纖維生成減少和斷裂，結締組織中心的膠原纖維進行性變性、纖維素沉積；彈力纖維離斷和溶解。
二尖瓣脫垂的病理特征為二尖瓣粘液樣變性，海綿層增生並侵入纖維層，海綿層明顯增厚伴蛋白多糖堆積，瓣葉心房面局限性增厚，表面有纖維素和血小板沉積，脫垂的二尖瓣瓣葉腱索間部分膨出，朝向左心房的瓣葉膨出呈半球狀隆起，瓣葉變長面積增大，嚴重者二尖瓣環擴張。同時，腱索變細、變長，扭曲，繼之纖維化而增厚，腱索異常以瓣葉受累最重處為顯著，由於腱索異常，二尖瓣應力不勻，導致瓣葉牽張和剝脫組織的粘液變性；腱索張力增加可發生腱索斷裂。乳頭肌及其附近的心肌可因過分牽拉，摩擦而引起缺血和纖維，瓣環的擴大和鈣化進一步加重脫垂的程度。
部分二尖瓣脫垂可繼發於風濕或病毒感染的炎症之後，以前葉脫垂多見。此外，亦可見於冠心病、心肌病，先天性心髒病，甲狀腺機能亢進患者亦常合並二尖瓣脫垂。
正常情況下，心室收縮，乳頭肌立即收縮，在腱索的牽引下，二尖瓣瓣葉相互並近。左心室繼續收縮時室內壓上升，瓣葉向左心房內膨出，乳頭肌協同收縮，是腱索拉緊以防瓣葉外翻入左心房，瓣葉緊貼，瓣口關閉。此時瓣葉不超過瓣環水平。當二尖瓣的瓣葉，或腱索，或乳頭肌，或瓣環發生病變時，松弛的瓣葉在瓣口關閉後進一步脫向左心房，導致二尖瓣關閉不全。二尖瓣脫垂還可見左心室收縮功能異常，即節段性收縮，可使腱索和瓣葉處於松弛關閉，引起和加重其過長，使二尖瓣收縮晚期發生脫垂。二尖瓣脫垂造成左心室收縮時二尖瓣返流，使左心房負荷和左心室舒張期負荷加重。
