Gli emangioblastomi sono composti da cellule endoteliali, periciti e cellule stromali. Nella sindrome VHL il soppressore del tumore Von Hippel-Lindau (pVHL) è disfunzionale, generalmente a causa di mutazione e/o silenziamento genico. In circostanze normali, il pVHL è coinvolto nell'inibizione del fattore 1 α inducibile dall'ipossia (HIF-1α) per degradazione proteasomica mediata dall'ubiquitina. In queste cellule disfunzionali il pVHL non può degradare l'HIF-1α, causandone l'accumulo. L'HIF-1α provoca la produzione del fattore di crescita dell'endotelio vascolare, del fattore B di crescita derivato dalle piastrine, dell'eritropoietina e del fattore di crescita trasformante alfa, che agiscono stimolando la crescita delle cellule all'interno del tumore.