La malattia di Hirschsprung è dovuta a:
Perdita di cellule gangliari nella catena simpatica
Atrofia dei muscoli longitudinali
Mancata migrazione delle cellule della cresta neurale dalla direzione craniale a quella caudale
Tenia coli malformata
La causa della malattia di Hirschsprung non è ancora del tutto chiara, anche se l'opinione corrente suggerisce che la malattia derivi da un difetto nella migrazione delle cellule della cresta neurale, che sono i precursori embrionali delle cellule gangliari intestinali. In condizioni normali, le cellule della cresta neurale migrano nell’intestino dalla testa alla coda.
Il processo si completa entro la dodicesima settimana di gestazione, ma la migrazione dal colon medio-trasverso all'ano richiede 4 settimane. Durante quest'ultimo periodo, il feto è più vulnerabile ai difetti nella migrazione delle cellule della cresta neurale. Ciò potrebbe spiegare perché la maggior parte dei casi di aganglionosi coinvolgono il retto e il rettosigmoide.
La lunghezza del segmento agangliare dell'intestino è quindi determinata dalla regione più distale raggiunta dalle cellule migranti della cresta neurale. In rari casi può verificarsi un'aganglionosi totale del colon.