Hiện tại chưa biết chính xác bệnh sinh của u xơ tử cung. Tuy nhiên u xơ là khối u lệ thuộc chủ yếu vào estrogen và một phần progesterone, các nhà khoa học đã tìm thấy nhiều thụ thể nhạy cảm với hai loại nội tiết tố này trong khối u.

U thường phát triển ở thời kỳ sinh sản của người phụ nữ u có thể có một đến rất nhiều u xơ [4] và trong nhiều trường hợp khối u xơ có thể chiếm toàn bộ tử cung thậm chí cả ổ bụng [5]. Sau tuổi mãn kinh do nội tiết tố đã bị suy giảm nên u xơ thường nhỏ đi nhưng không mất hẳn.

- U có thể tiến triển thoái hóa như thoái hóa kính (lõi khối u hóa thành một chất dịch màu nâu), thoái hóa dạng nang (lõi khối u hóa thành một chất dịch màu trắng đục), có thể tiến triển thoái hóa vôi (thường sự vôi hóa vỏ khối u tiến dần về lõi khối u) thường gặp ở người phụ nữ lớn tuổi.

- U xơ tử cung có thể bị nhiễm trùng và hoại tử sau sẩy thai, nạo phá thai, hay trong thời kỳ hậu sản.

- Trong lúc mang thai, các mạch máu phát triển không kịp so với sự tăng nhanh kích thước của u, khiến khối u bị thiếu máu và hoại tử. U ở tình trạng này có đặc điểm là hoại tử vô khuẩn.

- U xơ tử cung cũng có thể tiến triển thoái hóa mỡ hay tiến triển ung thư hóa, tỷ lệ chiếm 2/1000 trong tất cả các loại u xơ tử cung tuy nhiên có nhiều tài liệu cho thấy tỉ lệ u thoái hóa ác có thể cao hơn ở tỉ lệ 1/493 các loại u xơ.