In caso di neoplasia, l'invasione del dotto toracico o dei canali linfatici collaterali può causare ostruzione della linfa. Nel caso della linfoadenopatia mediastinica, il linfonodo ingrossato può provocare la compressione dei canali linfatici e del dotto toracico. Ciò impedisce il drenaggio centripeto del flusso linfatico dai bordi del parenchima polmonare e delle superfici pleuriche. Questo fa sì che il chilo trasuda ampiamente nella cavità pleurica, comportando così la formazione di un chilotorace. Nel caso della sindrome dell'unghia gialla o del linfedema, il chilotorace è causato da ipoplasia o dilatazione dei vasi linfatici. In rari casi, come nel chilotorace epatico, l'ascite chilosa attraversa il diaframma nella cavità pleurica. Nei casi idiopatici, come nei disturbi genetici, la fisiopatologia non è nota. Fino a tre litri di chilo possono facilmente drenare nello spazio pleurico giornalmente.