PRL瘤的發病機制曾有過幾種假說。以往認為長期服用雌激素可能是PRL瘤形成的原因，但大規模研究表明口服避孕藥，尤其是低劑量的雌激素和PRL瘤的形成并無聯系。現認為垂體的自身缺陷是PRL瘤形成的起始原因，下丘腦調節功能紊亂僅起著允許和促進作用。用分子生物學技術在人類腺垂體腫瘤中找到一些候選基因，其中與PRL瘤有關的腫瘤激活基因有肝素結合分泌性轉型基因(heparinbindingsecretorytransforminggene，HST)、垂體瘤轉型基因(pituitarytumortransforminggene，PTTG)。腫瘤抑制基因有CDKN2A基因和MENI基因，后者在家族性多發性內分泌腺瘤綜合征-I型患者中被發現。由于這些基因的變異，解除了垂體干細胞的生長抑制狀態，轉化成某種或幾種腺垂體細胞，并發生單克隆增殖。在下丘腦激素調節紊亂、腺垂體內局部形成腫瘤，導致某種或幾種腺垂體激素自主性合成和分泌。