Difetti della parete del torace sono solitamente evidenti, come nel caso di ferite da taglio. In uno pneumotorace secondario spontaneo, la vulnerabilità del tessuto polmonare è causato da una varietà di processi patologici, in particolare la rottura di bolle di grandi dimensioni e contenenti aria, nei casi di enfisema grave. Le aree di necrosi (morte del tessuto) possono causare episodi di pneumotorace, sebbene l'esatto meccanismo non sia chiaro. Per molti anni, lo pneumotorace spontaneo primario è stato ritenuto essere causato da "vesciche" o "blebs" (piccole lesioni piene d'aria appena sotto la superficie pleurica, "blebs subpleuriche"), che si presumeva fossero più comuni negli individui ritenuti maggiormente a rischio, cioè i maschi alti. Diversi studi basati sull'evidenza, suggeriscono che questa ipotesi non possa essere sufficiente a spiegare tutti gli episodi di pneumotorace spontaneo primario, come ad esempio il fatto che lo pneumotorace possa ripresentarsi anche dopo il trattamento chirurgico delle vesciche e che le vesciche si verificano nel 15% delle persone sane. È stato pertanto suggerito che lo pneumotrace spontaneo primario possa essere causato da zone di interruzione (porosità) nello strato pleurico, che possono facilmente rompersi. inoltre, il fumo può causare infiammazione e ostruzione delle piccole vie aeree, si riscontra pertanto un marcato aumento del rischio di pneumotorace spontaneo nei fumatori. Quando l'aria si forma nella cavità pleurica, essa viene gradualmente riassorbita spontaneamente.