腕管压力增加阻碍静脉血流和轴突运输; 较高的压力阻断神经内血流并阻碍传导。这些压力可以通过放置在腕管中的导管直接测量。常压在2-10mmHg的范围内。这种压力受手指，手腕和前臂位置的影响。手腕伸展导致腕骨压力增加最大。高压导致完全阻断神经传导。

中位神经压迫也与腕管空间减少有关，这可能是由于在全身性疾病如糖尿病，关节炎，甲状腺功能障碍和肾功能衰竭中所见的腱鞘水肿和炎症增加所致。由于其较低的神经损伤阈值，患有糖尿病的患者具有更高的发展CTS的倾向。

由于缺乏对人类神经的活组织检查研究，大多数关于慢性压迫性神经病的信息都是基于动物模型的。

在一项罕见的组织学研究中，对于死于脑肿瘤的CTS患者进行了神经，在被截留的神经中发现了广泛的脱髓鞘和髓鞘再生。大的有髓鞘轴突明显减少。证实了与神经外膜和神经内膜纤维化相关的近端神经肿胀。这与在近端肿胀的截留区域中变薄的神经的手术期间的观察相关。用Silastic管通过神经束带刺激慢性神经压迫的动物模型产生了类似的结果。

最初的变化包括神经周围增厚和周围节段性脱髓鞘。后来的变化是进行性神经外膜和神经外膜增厚和全局脱髓鞘。在初始增加之后也发生了传导速度的逐渐减慢。

在压迫性神经病变的发展中已经假定缺血和机械因素。周围神经的急性和慢性压迫可以诱导神经内微循环和神经纤维结构的变化，增加血管通透性随后形成水肿，并且损害顺行和逆行轴突运输，这些都有助于临床症状和神经功能的恶化。

根据Mackinnon的研究实验研究表明，剂量 - 反应曲线使得持续时间和压力越大，神经功能障碍就越显着。” 症状性CTS患者的主要电生理学发现是潜伏期延长，表明脱髓鞘。然而，脱髓鞘的程度与临床症状相关性很差。

这种不良相关性可以通过病理生理学的血管成分来解释。慢性机械性创伤导致神经束膜和神经外膜的纤维化。这导致血管增生，血管肥大和血管阻塞，壁增厚和弹性蛋白含量降低。

尽管神经内膜毛细血管通常构成有助于优化神经内膜环境的血液神经屏障（BNB），但血管损伤可通过增加通透性诱导微型封闭室综合征，从而导致神经内液压增加和束内水肿的发展。

此外，由于神经束缚，神经滑动被阻止，这减少了神经纤维的偏移并导致牵引。这是束缚正中神经压力测试（TMNST）的基础，TMNST有时用于诊断慢性低级别CTS。

Upton和McComas介绍了慢性神经压迫的双重挤压概念。该假设表明，沿着神经过程在一个部位受压会使其更容易受到神经中轴浆流的影响而在另一个部位受压。 

类似地，反向双压缩理论 指出，远端部位的神经受压会减少神经营养物质向近端部位的运输，从而减少其总体产量。潜在的二级压迫部位包括颈椎，胸廓出口和肘窝。动物研究进一步证实了这一假设。 

还研究了慢性压迫性神经病的生物化学方面。一项研究发现前列腺素E2和血管内皮生长因子（VEGF）在有症状的CTS病史5-7个月和超过12个月（但不是8-12个月）的患者的滑膜活检组织中表达增加。同一作者发现在CTS的早期疼痛阶段，小动脉中基质金属蛋白（MMP）-2的表达增加。

另一项涉及30名患者的强度和症状持续时间变化的研究发现成纤维细胞密度，胶原纤维大小和血管增生，III型胶原蛋白以及成纤维细胞中转化生长因子（TGF）-β表达增加显着增加，表明对损伤的反应对于滑膜下结缔组织。