放射性喉水肿的发病机制是由于放射治疗过程中损伤喉部黏膜，诱发组织充血、水肿，所以诱发喉水肿的发生。
放射性喉水肿的发生一般在放射治疗的剂量达到并超过45Gy以后，此时的咽喉部粘膜以及粘膜下的毛细血管的通透性明显升高，体液的渗出明显增加。同时尚可以并发出现局部的淋巴管炎，导致淋巴回流障碍。
此外，还可以引发喉软骨周围炎，上述的多种因素的综合性作用可以加速局部喉水肿的发生。为了避免放射治疗发生喉水肿，需要注意控制放射剂量。