正常大隐静脉的组织结构不同于一般静脉，其内、中、外膜都含有平滑肌，而以中膜环行平滑肌较为发达，其径向收缩保证了大隐静脉不致过分扩张。通常胶原纤维主要维持管壁张力，而弹性纤维的结构特征则决定了血管轴向的回缩牵引力和径向的弹性牵引力，使大隐静脉不致过分延长和扩张。因此，正常大隐静脉中平滑细胞、胶原纤维和纤维的协同作用维持了静脉壁的形状和功能。在下肢静脉曲张的形成中，浅静脉在长期内压增高的情况下，逐渐扩张、伸长、静脉壁进一步变薄。
静脉曲张的病理变化主要发生在静脉壁中层。由于血液停滞，静脉压力增加，在早期肌纤维和弹力纤维代偿性增厚，后期肌纤维和弹力纤维萎缩、消失，均为结缔组织所代替，部分静脉壁因扩张而变薄，有的地方又因结缔组织增生而变厚，形成不均匀的结节状。同时，瓣膜萎缩硬化，功能丧失。静脉曲张后，下肢血液回流变慢和倒流，造成下肢淤血，血液含氧量降低，毛细血管壁通透性增加，液体、蛋白质、红细胞和代谢产物的渗出，引起纤维增生和色素沉着。局部组织因缺氧而发生营养不良，抵抗力降低，易并发皮炎、淋巴管炎和溃疡等。