失控的全身炎症反应是MODS的主要发病机制。炎症反应本来就是机体对外来致病因素侵袭的保护性反应 ，但若过分强烈，机体炎症反应失去控制，大量炎症介质呈瀑布反应，必将引起内环境失衡、细胞凋亡、免疫抑制、脓毒性休克、器官功能障碍。

　　另外，机体启动炎症反应的同时，代偿性的抗炎反应也伴随发生。两者相对平衡则病情相对稳定，两者失衡，无论炎症反应占优，还是抗炎症反应占优，最终都会导致MODS，导致死亡率大大增加。形成重叠的病生理过程，包括内皮细胞炎症反应、血液高凝及微血栓形成、异常的血循环、心肌抑制、高代谢代谢反应等等，从而构成了炎症反应和MODS的病理基础。