Le caratteristiche anatomopatologiche sono le stesse indipendentemente dall'eziologia. Negli "infarti midollari" la necrosi è localizzata e coinvolge osso spongioso e midollo, la corticale è in genere integra grazie al suo flusso ematico collaterale. Nell'"infarto subcondrale" la necrosi colpisce un segmento di tessuto triangolare o cuneiforme, che ha per base l'osso subcondrale e per apice il centro dell'epifisi, la cartilagine soprastante rimane integra grazie al nutrimento che giunge dal liquido sinoviale. L'osso morto, riconoscibile dalle lacune vuote, è circondato da adipociti necrotici che spesso si rompono liberando acidi grassi. Questi legano il calcio formando saponi di calcio insolubili, che spesso permangono per tutta la vita. Nel processo di guarigione gli osteoclasti riassorbono le trabecole necrotiche, quelle rimaste servono da impalcatura per la deposizione di nuovo osso vitale con un processo noto come "sostituzione strisciante". Negli infarti subcondrali la sostituzione strisciante può essere troppo lenta, portando al collasso dell'osso spongioso necrotico e alterazione, frattura o addirittura scomparsa della cartilagine articolare.