胸腔积液的病因较多，如炎症、恶性肿瘤以及创伤等，上述因素导致胸膜腔内的液体产生增多，形成胸腔积液。
正常情况下，胸腔内液体的分泌和吸收处于一种动态平衡的状态，当这种动态平衡被打破时，则导致过多的胸腔积液产生。具体机制包括以下几种。
胸膜毛细血管静水压增高，指血管内外压力不平衡时，使血管内的液体漏入到胸膜腔，这种情况主要见于充血性心力衰竭、缩窄性心包炎等。
胸膜毛细血管通透性增加，指因毛细血管通透性增加，血管壁的屏障作用减弱，使血管内的液体进入胸膜腔，常由肺结核、肺炎、类风湿性关节炎、恶性肿瘤等疾病引起。
胸膜毛细血管胶体渗透压降低，血浆中含有血浆蛋白，构成血管的胶体渗透压，具有“锁水”的功能。低白蛋白血症、肝硬化、肾病综合征等疾病会导致血浆白蛋白减少，“锁水”能力减弱，导致胸膜腔内的液体生成增加，形成胸腔积液。
壁层胸膜淋巴回流障碍，恶性肿瘤可以阻塞淋巴管，导致胸膜腔内液体回流障碍。
主动脉瘤、食管和胸导管的破裂可诱发血性胸腔积液、乳糜性胸腔积液和脓性胸腔积液。
甲氨蝶呤等药物治疗、放射治疗、消化内镜操作、支气管动脉栓塞术、静脉输液量过多等原因，都可导致胸腔积液的产生。
曾患有与高血压有关的疾病、曾接触过石棉、以及吸烟饮酒的人群，均有可能诱发胸腔积液。
