При артрозах в основе заболевания лежит дегенеративно-дистрофический процесс, к которому в дальнейшем могут присоединиться небольшие явления вторичного воспаления, развивающиеся в результате травматизации синовиальной оболочки и мягких периартикулярных тканей остеофитами и внутрисуставными инородными телами (кусочки некротизированного хряща), которые образуются в процессе заболевания. При этом в отличие от артритов первично поражается суставной хрящ. Еще Nichols и Richardson (1909), а затем Pommer (1925) установили, что начальным изменением при артрозах является дегенерация суставного хряща, главным образом в его центре, в зоне максимальной нагрузки. В этих местах происходит истончение, разволокнение и растрескивание хряща, что приводит сначала к неровностям на его поверхности, а затем к появлению глубоких дефектов с обнажением подлежащей кости. Микроскопически наблюдается разволокнение основной субстанции хряща. Иногда выявляется мукоидная дегенерация клеток с образованием в них микрокист. В дальнейшем на периферии дегенеративной зоны происходит пролиферация хрящеподобной, хондроидной ткани.
Изменения кости являются вторичными по отношению к изменениям хряща. Вначале наблюдается только остеопороз, а в дальнейшем же развиваются дегенеративные изменения, в результате чего в костной ткани эпифизов образуются различной величины полости типа кист, с резко ограниченными контурами (окруженные зоной склероза). Некоторые из этих кист впоследствии открываются в суставную полость. Развивающиеся в дальнейшем репаративные процессы в костной ткани заключаются в уплотнении и склерозировании субхондральных участков эпифизов вследствие разрастания соединительной ткани, исходящей из костного мозга и распространяющейся по направлению к суставной поверхности, а также в образовании краевых костных разрастаний – остеофитов. Общее представление об артрозах в части происхождения остеофитов дискутируется. По мнению одних авторов, они образуются в результате разрастания и последующего окостенения хряща, по мнению других – в результате разрастания субхондрального слоя кости, третьи считают остеофиты продуктом разрастания оссификации соединительной ткани, расположенной в месте соприкосновения хряща, капсулы и периоста. Обильные костные разрастания служат характерным признаком артроза, хотя при хроническом, длительном течении артритов тоже появляются остеофиты (но обычно более скромно выраженные), свидетельствуя о присоединении вторичного дегенеративно-дистрофического процесса. Вышеописанные изменения ведут к значительной деформации суставных поверхностей эпифизов, которая при продолжающемся функционировании сустава постепенно прогрессирует.
К вторичным проявлениям при артрозах относится также поражение синовии, в которой развивается умеренно выраженный реактивный воспалительный процесс с гиперемией, утолщением и жировой инфильтрацией ворсинок и иногда с небольшим выпотом в полость сустава. К этим явлениям присоединяется утолщение, фиброз и оссификация капсулы, истончение и растягивание связок, атрофия близ лежащих мышц. Все это вместе взятое приводит к деформации пораженных суставов, подвывихам, иногда даже к вывихам суставов и ограничению их функции. Однако костные анкилозы никогда не образуются, а следовательно, не наступает полная неподвижность суставов, чем артрозы существенно отличаются от воспалительных заболеваний суставов.