下肢深静脉血栓部分病例起源于小腿静脉，部分病例起源于股静脉和髂静脉。静脉血栓形成引起的病理生理变化主要是静脉回流障碍的各种影响。静脉血回流障碍的程度取决于所涉及血管的大小和位置，以及血栓形成的程度和性质。
静脉血栓形成后，血栓远端静脉压升高引起的一系列病理生理变化，如小静脉甚至毛细静脉处于明显的血滞状态，渗透压升高毛细血管因静脉压力而改变。但上升时，血管内皮细胞缺氧，通透性增加，使血管内的液体成分漏出，移动到间质间隙，常引起四肢肿胀。如果红细胞从血管中渗出，其代谢产物含有含铁血黄素，形成皮肤色素沉着。
静脉血栓形成时，可伴有一定程度的动脉痉挛。当动脉搏动减弱时，会引起淋巴管停滞，淋巴引流障碍，加重四肢肿胀。此外，在静脉血栓形成过程中，会引起静脉本身及其周围组织的炎症反应。血栓远端静脉压力迅速升高，使静脉突然扩张，淋巴引流引起下肢水肿，形成静脉血栓。的动脉痉挛导致四肢处于缺氧状态。这一系列病理生理变化可引起不同程度的疼痛症状。
急性期的静脉血栓形成时，肢体静脉血栓回流受到障碍时，血栓远侧的高压静脉血，将利用所有通常不起重要作用的交通支增加回流。
