膝蓋滑膜損傷后，滑膜呈現充血、水腫和中性粒細胞浸潤。滑膜血管擴張，血漿和細胞外滲，產生大 量滲出液，同時滑膜細胞活躍，產生大 量粘液素。滲出液中含有紅細胞、白細胞、膽紅質、脂肪、粘液素和纖維素等。嚴重者關節積液呈血性。關節腫脹及活動受限。如不及時處理，晚期可發生滑膜肥厚、關節內粘連和軟骨變性等。如果反復損傷，滑膜反應即可轉為慢性，表現為淋巴細胞和漿細胞浸潤。這些現象均為非特異性滑膜反應。嚴重損傷造成滑膜缺損時，其愈合較快，這是由于滑膜細胞可以再生和增生，同時其它組織和細胞也可以生化為滑膜細胞。但是嚴重增生性膝關節炎，滑膜絨毛水腫、肥大、增厚，形成許多大小不等、形狀各異的滑膜皺襞，滑膜下結締組織組纖維增生，以及滑膜組織生物學的老化等，使滑膜組織再生與修復能力顯著降低。
引發膝蓋滑膜炎的原因
膝蓋滑膜炎，在老年人多繼發于膝關節骨關節炎，主要是因軟骨退變與骨質增生產生的機械性生物化學性刺激，繼發膝關節滑膜水腫、滲出和積液等。在青壯年人多因急性創生和慢性損傷所致。急性外傷包括有：膝關節扭傷、半月板損傷、側副韌帶或交叉韌帶損傷，關節內積液或有時積血，表現為急性膝關節外傷性滑膜炎。有時也可因單純膝關節滑膜損傷所致，如外傷較輕，或長期慢性膝關節勞損。加上風、寒、濕邪侵襲，可使膝關節逐漸出現腫脹和功能障礙者，則形成慢性膝關節滑膜炎。
關節腫脹型主要是過度運動后腫脹為主，疼痛輕重不一。非腫脹型，以關節疼痛為主，常伴有輕度腫脹。研究證實，兩種類型實質相同，只是滑膜病理改變程度不同而異。研究者發現，當膝關節長時間單一動作超量運動之后，滑膜組織充血水腫，紅、白細胞及纖維素滲出與關節腔內壓升高及氧分壓下降呈正相關系，且當滲出速度超過滑膜代償性吸收速度時，關節積液，進而使關節腔內壓繼續升高，氧分壓繼續下降的惡性循環，久之滑膜退變脂肪化生等慢性無菌炎癥形成，從而認為，超量運動之后，創傷性滑膜炎的發生，不僅與關節面的重復揰擊，關節囊的損傷有關，而且在病程的發展及轉歸方面起著重要作用。