甘露糖苷贮积症是由遗传缺陷引起的，患者体内酸性型α-甘露糖苷酶缺陷是本病的主要病因。
本病基本生化异常为酸性型α-甘露糖苷酶缺陷19p13.2～q12。这种酶在正常情况下水解低聚糖(oligosaccharide)α-甘露糖苷用键连接。因为这种疾病是酸性的α-甘露糖苷酶缺陷，因此糖蛋白无法分解。富含甘露糖的低聚糖沉积在组织中，主要在大脑中，并随尿液排出。大脑神经元肿胀，呈气球状，沉积物是含甘露糖的糖蛋白。
常见的神经元肿胀发生在大脑皮质、脑干和脊髓中，呈气球状变化。在冷冻切片中，包含物质PAS染色呈阳性。三叉神经和椎旁交感神经节也含有相同的内涵。此外，还有神经细胞弥漫性丧失、脱髓鞘性变性和白质中的胶质性变性。小脑萎缩，其组织得广泛，蒲肯野细胞和颗粒细胞丧失。肝活组织检查显示细胞质内涵体，大小为1~9µm不同。电子显微镜检查神经包涵体显示单层膜包围的气泡，包括电子透明细颗粒物质、时尚细纤维物质。电子显微镜检查肝细胞包涵体可以看到周围包裹在膜周围的气泡，包含网状颗粒物质和电子不透明球(electron-opaqueglobules)、膜片和髓磷脂。内涵体可见于库普弗细胞、肝窦上皮细胞、脾淋巴细胞、淋巴结、周围血细胞、粘膜下结缔组织细胞和骨髓。
