当子宫内膜腺体和间质侵入到子宫肌层的时候，就称为子宫腺肌症。子宫腺肌症大多发生于30到50岁的经产妇，大约有15%同时会合并有子宫内膜异位症，有半数的女性会同时合并有子宫肌瘤。
子宫腺肌症的患者，部分子宫基层中的内膜病灶与宫腔内内膜直接相连，因此认为是由基底层子宫内膜侵入肌层生长所导致的。多次妊娠以及分娩、人工流产、慢性子宫内膜炎等等，造成子宫内膜基底层的损伤与腺肌症的发病密切相关，由于内膜基底层缺乏黏膜下层，内膜直接与基层接触，使得在解剖结构上，子宫内膜容易侵入肌层。
腺肌症常常合并有子宫肌瘤和子宫内膜增生，提示高水平雌激素和孕激素的刺激也可能是促进子宫内膜向基层生长的原因之一。