ARDS的發病機制錯綜復雜，目前雖有了深入的了解，但仍未完全闡明。多種效應細胞和炎癥介質兩個主要因素參與了肺損傷，對ARDS發病機制起關鍵性作用。
1.參與反應的細胞
(1)多形核白細胞(PMNs)：正常情況下肺間質內PMNs占1.6%。在ARDS早期，激活的補體C5a、細菌、免疫復合物等均能激活PMNs。其釋放氧自由基(oxygen
radicals，OR)較多，對ARDS的發生與發展影響最大，不論任何原因引起的ARDS，被激活了的PMNs成為致病源，首先直接損傷肺組織，隨后在肺內出現各種炎癥細胞，釋放多種炎癥介質，加重肺損傷。
(2)上皮細胞和內皮細胞：有害氣體吸入后首先損傷肺泡上皮細胞。肺泡上皮細胞損傷后，細胞屏障作用被破壞，模孔增大，原具有屏障作用的細胞脂層被剝脫，其通透性增加。當內皮毒素等有害物質進入血液循環后，首先損傷肺泡毛細血管內皮細胞(pulmonary cpillary endothelial cells，PCEC)，使內皮細胞單層(monolayer)滲透性增加，收縮、死亡。內皮損傷2h后可出現肺間質水腫，嚴重損傷12～24h后才出現肺泡水腫。內皮細胞損傷后產生血栓素A2(thromboxane A2)、血小板活化因子(platelet activating factor，PAF)和白介素(LTS)可趨化更多的PMNs和血小板進入肺組織。
(3)單核-巨噬細胞(AM)系統：近來研究發現，在病理情況下，AM不僅參與
ARDS的發病過程，而且還證明肺血管內巨噬細胞(pulmonary intravascular macrophage，PIM)也能產生OR，釋放溶酶體酶，前列腺素(PG)，內毒素酯多糖(LPS)等，在介導肺微血管損傷和肺部炎癥反應中起一定作用。
2.參與急性肺損傷的介質
(1)氧自由基：OR是重要的炎性介質之一，它可使PMN向炎癥區游走、聚集、激活并釋放溶酶體酶，損傷血管內皮，引起血管通透性增加。動物實驗發現OR在致傷后產生增加。OR來源于激活的PMN．AM．內皮細胞等，可破壞組織、細胞及蛋白質，使靜止態酶激活，破壞抗胰蛋白酶(a-AT)，并影響花生四烯酸(AA)的代謝，使前列腺素(PGS)、血栓素(TXA2)、白介素(LTS)產生增加。
(2)花生四烯酸代謝產物(AA)：在ARDS發病過程中AA的激活起很重要作用。
實驗證明，在低氧條件下測定RDS犬外周血PMN及AM產生白細胞三烯B4(LTB4)的變化，發現致傷后6h LTB4濃度顯著高于傷前及對照組。可見PMN和LTB4是顯著增加的。LTB4具有化學激動作用和趨化作用，可增加血管通透性，收縮支氣管平滑肌，引起支氣管黏膜水腫，減慢其纖毛運動及促進PMN釋放OR。因此，LTS對ARDS的發病起重要作用。
(3)補體系統：ARDS發病早期，首先補體系統被激活，其中間或終末產物是發病的重要調節介質。總補體(total hemolytic complement activity，CH50)明顯降低，中性白細胞聚集活性(neutrophil aggregation activity，NAA)升高，引起PMN在肺內聚集，迅速出現呼吸窘迫。說明補體系統激活和PMN在肺內聚集，與ARDS的發病密切相關。
(4)酶系統被激活：蛋白溶解酶，膠原酶和組織蛋白酶均存在于PMN中，釋放后損傷肺泡毛細血管膜(ACM)的基底膜，內皮膠原和結構蛋白，導致ACM通透性增加，導致肺水腫。
(5)遞質：ARDS發病過程中釋放各種遞質，造成肺損傷。
①腫瘤壞死因子(TNF)是一種巨噬細胞產生的蛋白質。實驗證明內毒素損傷2h后即可測得TNF高峰，TNF直接注射常可引起低血壓休克，數小時死亡。激活PMN趨化作用，吞噬作用及釋放溶酶體酶和OR及促凝而損傷肺。
②白介素(TLS)，其中IL-1與TNF均由單核細胞或巨噬細胞、內皮細胞等分泌。IL-1首先侵襲肺部，并可趣化PMN激活之，促進OR釋放，損害肺內皮細胞，使PMN黏附于內皮上，激活凝血及纖溶反應；促進合成與釋放兒茶酚胺(CA)及急性反應蛋白(ARC)，啟動ARDS體液反應鏈，導致肺水腫、出血等。
③血小板活化因子(PAF)。PAF可由PL、PMN、AM、淋巴細胞、內皮細胞等產生，其靶細胞包括PL、AM及內皮細胞等，在休克發病中起重要作用。可通過PGS、LTS介質、損害肺組織，可導致循環血中PMN、PL激活并聚集于肺，釋放介質，使ACM通透性增加。
(6)肺表面活性物質(PS)：PS為肺泡Ⅱ型上皮細胞(PC-Ⅱ)板層體(lamellar bodies)內合成，它與載體蛋白結合成脂蛋白后，分泌到肺泡腔內，形成薄層，構成氣液界面。PS的主要功能：①降低氣液界面的表面張力，防止肺泡萎陷；②保持適當的肺順應性，減少呼吸功；③防止肺微血管內液滲入肺泡，減少肺水腫發生；④增強肺防御能力；⑤PS能抑制AM氧化爆發，防止大量OR的發生。
肺表面活性物質對于維持肺泡穩定起重要作用。ARDS患者因PC-Ⅱ損傷，PS合成減少或消耗過多，活性降低，滅活快等，使PS失去正常功能。可導致肺泡陷閉，大量血漿滲入肺泡內，出現肺泡水腫和透明膜形成。
3.滲透性肺水腫 因上述多種機制導致肺泡毛細血管受損，毛細血管通透性增高，使較多的體液及血漿漏入到肺間質及肺泡腔，產生滲透性肺水腫。
4.PS減少導致肺泡萎陷，肺不張 由于缺氧，酸中毒及一些毒性物質可損傷PC-Ⅱ，抑制PS的代謝，吸入高濃度氧和機械通氣，嚴重感染，以及肺血流灌注不足，肺毛細血管栓塞等，使肺泡上皮Ⅱ型細胞的磷脂代謝障礙影響PS的合成等，相互促進肺萎陷的惡性循環是呼吸窘迫的病理生理變化之一。
5.肺內分流增加，肺順應性下降，肺功能受損 由于ARDS患者PS減少或活性降低，以及肺泡水腫，致肺泡不張，使肺泡處于通氣不足狀態，造成嚴重通氣血流比例失調，使肺泡毛細血管的血得不到充分氧合，導致部分混合靜脈血返回左心，形成分流。由于PS減少，肺間質及肺泡水腫，致肺泡不張，肺順應性下降，其通氣/血流比例下降，肺彌散功能障。