引起细胞和组织损伤的原因多种多样，其作用的强弱和持续的时间决定着损伤的程度，有的引起较轻的可复性损伤，有的则引起严重的不可复性损伤，导致细胞、组织的死亡。损伤的原因可归纳为以下各类。
1.缺氧 氧是细胞维持生命活动和功能的少可缺少的要素。缺氧破坏细胞的有氧呼吸，损害线粒体的氧化磷酸过程，使ATP的产生减少甚至停止，从而引起一系列的改变。缺氧可为全身性亦可为局部性，前者乃因空气稀薄（如高山缺氧）或呼吸功能障碍（如呼吸道和肺疾患），或某些化学毒物损害了血红蛋白的载氧能力（如CO中毒），或灭活呼吸链的酶系（如氰化物）所致。局部缺氧的原因则往往是缺血，常由局部循环障碍引起。
2.物理因子 包括机械性、高温、低温、电流、射线等刺激因子。机械性损伤能使细胞、组织破裂；高温可使细胞内蛋白质（包括酶）变性，低温可使血管收缩、受损、引起组织缺血、细胞损害；电流通过组织时引起高温，同时也可直接刺激组织、特别是神经组织，引起功能障碍；电离射线能直接或间接造成生物大分子损伤，引起细胞损伤和功能障碍。
3.化学因子 许多物质能与细胞或组织发生化学反应，从而引起细胞的功能障碍或破坏，这些物质称为毒物。其毒性作用的前提条件是毒物的可吸收性（经皮、经口或经呼吸道），其损害作用则决定于其浓度和作用持续时间。毒物的作用点或为其接触部位（如皮肤），或为其富集部位（如肺的油脂肺炎），或为其代谢部位（如肝），或为其排泄部位（如肾）。毒物进入机体的方式是，或借助于载体分子经主动运输过程进入细胞，或被动地被机体吸收。这一过程与毒物的亲水性高低呈正相关关系，而与其分子大小则呈负相关关系。进入机体后，亲水性毒物主要通过与细胞的受体相结合而损害细胞,而亲脂性毒物则主要富集于脂肪组织。
毒物的作用机制多种多样，其中最常见的是通过影响酶系统发挥其毒性作用，主要是以各种方式抑制酶的活性。此外，有些毒物则能改变血红蛋白，阻抑其运输氧的能力。还有许多毒物以及药物则抑制神经体液性刺激传导过程，或破坏遗传物质，或破坏蛋白合成，或影响免疫机构，引起过敏反应。还有许多毒物则能在其接触部位（皮肤、粘膜、肺）直接造成组织损伤。有些毒物则在机体内经过代谢才成为细胞毒，例如CCl4在肝细胞光面内质网的酶作用后才转化为具有强毒力的自由基CCl3·及Cl·，能破坏细胞的膜性结构。
4.生物因子 可引起细胞损伤的生物因子有多种细菌（如白喉杆菌外毒素能抑制细胞的氧化过程和蛋白合成，链球菌溶血素能破坏细胞膜，结核杆菌通过引起变态反应造成组织损伤等），病毒（寄生在细胞内，干扰细胞的代谢过程，或产生毒性蛋白质、或通过变态反应，引起细胞和组织损伤），真菌（如放线菌、白色念珠菌、黄曲霉菌等均可以其毒素损伤组织），原虫（如疟原虫，溶组织阿米巴等），寄生虫（如日本血吸虫及其虫卵、丝虫等均可以其毒性代谢产物或分泌物引起组织损伤或通过引起反态反应造成组织损伤）。
5.免疫反应 免疫反应是机体的防御功能，本身具有保护机体免患疾病的积极意义和作用。但在一定条件下，反应的结果又往往造成机体和组织的损伤，其中包括针对异体蛋白质及其他抗原而发生的变态反应如风湿热及弥漫性肾小球肾炎，以及针对自身组织发生的自身免疫反应如红斑狼疮、类风湿性关节炎等，均能造成组织损伤。
综上观之，可引起细胞、组织损伤的原因虽然十分广泛，但其基本作用机制和基本原理无非是影响与细胞基本生命活动和功能有关的细胞内的功能中心及有关细胞器：①线粒体的氧化系统，②决定合成过程的中心如内质网、核蛋白体、mRNA、核仁，③细胞的膜系统及其细胞器，④细胞核（DNA）及⑤与某些细胞的特异性功能有关的成分如肌原纤维等。