Il segno di Argyll Robertson ha come sede della lesione la zona dei nuclei pretettali. Vengono ad essere bloccate così le connessioni tra le vie pupillari bilaterali ed i nuclei di Edinger-Westphal. Ciò interrompe le vie afferenti del riflesso fotomotore, ma lascia integre le vie della contrazione pupillare (miosi) dell'accomodazione.