Principalmente, un chilotorace si sviluppa a seguito della fuoriuscita di chilo dal dotto toracico, spesso causata da un disturbo che compromette l'integrità strutturale del dotto stesso. Ad esempio, il posizionamento di un catetere venoso centrale può potenzialmente interrompere il drenaggio della linfa nella vena succlavia, seguito dal dotto toracico, con conseguente formazione di un chilotorace. La patologie che comportano un aumento della pressione nel condotto toracico danno origine, velocemente, ad alcuni canali collaterali che alla fine defluiscono nel torace. Un trauma che interessa il dotto toracico è una delle cause più frequenti.