一、关节软骨软骨变性为本病特征性病理改变。初起表现局灶性软化，表面粗糙，失去正常弹性，继而出现小片脱落，表面有不规则小凹陷或线条样小沟，多见于负荷较大部位。进一步出现微小裂隙、糜烂、溃疡。软骨大片脱落可致软骨下骨板裸露。镜检可见基质粘液样软化、软骨细咆减少、裂隙附近软骨细胞成堆增生、软骨撕裂或微纤维化、溃疡面可被结缔组织或纤维软骨覆盖及新生血管侵入。
        二、骨质改变包括关节边缘骨赘形成、关节软骨下骨髓内骨质增生，以及软骨下骨板囊性变等。骨赘游离于关节腔，即所谓“关节鼠”。骨性关节炎软骨下骨板囊性变可能为软骨或软骨下骨板压力异常、局部骨质挫伤、坏死或压力增高，关节液被挤入骨内所致。
       三、滑膜改变一般不明显。早期可有充血、局限性围管性淋巴细胞及浆细胞浸润。后期由于软骨及骨质病变严重，滑膜呈绒毛样增生并失去弹性，其内可埋有破碎软骨或骨质小块，并可引起异物巨细胞反应。