The pathogenesis of infiltrative ophthalmopathy (responsible for the exophthalmos in Graves disease) is poorly understood but may result from immunoglobulins directed to the TSH receptors in the orbital fibroblasts and fat that result in release of proinflammatory cytokines, inflammation, and accumulation of glycosaminoglycans.
Bệnh sinh của bệnh mắt do thâm nhiễm (gây lồi mắt trong bệnh Basedow) chưa được hiểu biết rõ ràng nhưng có thể là do các globulin miễn dịch tác động trực tiếp trên thụ thể TSH trong nguyên bào sợi và tế bào mỡ trong hốc mắt gây ra giải phóng các cytokine tiền viêm, viêm và tích tụ glycosaminoglycans.