Poco è noto circa i meccanismi patologici che determinano la sindrome. Le principali ipotesi causali riguardano l'attivazione anomale dei nuclei del nervo faciale secondaria a fenomeni di denervazione o disinibinizione, o eccitazione anomla, dei riflessi del tronco per interruzione delle vie discendenti. Nei pazienti con sindrome di Meige, ed in particolare nei pazienti con forme primitive, sono state documentate lesioni dei gangli della base consistenti in perdita neuronale e gliosi.