病因有很多种，凡是合并弥漫性毒性甲状腺肿眼病的甲亢，都属弥漫性毒性甲状腺肿眼病。80%的甲亢病人合并弥漫性毒性甲状腺肿眼病，20%的病人甲亢先发生，弥漫性毒性甲状腺肿眼病后发生；10%的病人弥漫性毒性甲状腺肿眼病先发生，甲亢后发生；50%的病人甲亢与弥漫性毒性甲状腺肿眼病几乎同时发生；还有20%的甲亢病人没有眼病。弥漫性毒性甲状腺肿眼病多为双侧病变，少数可以表现单侧病变。临床上对单侧眼病的病人要格外小心，因为绝大多数眼内肿瘤和恶性肿瘤的眼眶转移都表现为单侧眼病，尤其对那些双眼突眼度相差≥3毫米的患者更应警惕眼内肿瘤和恶性肿瘤的眼眶转移的可能性。突眼的原因为眼肌肥厚和球后软组织增生、水肿。

    甲亢和弥漫性毒性甲状腺眼病发生的机制不太清楚。他们是两个独立的疾病，临床上这两个病常常同时存在，可以发现无弥漫性甲状腺肿眼病的甲亢病人，也可发现无甲亢的弥漫性甲状腺肿眼病的甲亢病人。这两个疾病之间的关系十分密切，他们都是自身免疫病。

    弥漫性毒性甲状腺肿眼病病人由于眼外肌和球后软组织增生，眼眶限制了眼内容物的空间，眼球只能向前突出。眼眶内眶膈的松弛对眼内压减压起了十分重要的作用，如果眶膈松弛不良，眼球突出受到限制，眼内压会升高，有的病人被误诊为青光眼而进行青光眼手术治疗，延误了治疗。还有的被摘除了眼球，造成了终生的遗憾。