首先小儿动脉导管未闭是动脉导管在出生后未闭合而持续开放的病理状态。在胎儿循环时胎儿时期肺动脉的大部分血流经开放的动脉导管流至降主动脉，出生后呼吸建立，动脉血氧升高，使动脉导管收缩，又因肺动脉压力下降，体循环压力加大，因而使通过动脉导管的血量显著减少，反有少量左向右分流，至出生后数小时至数天，导管在功能上先闭合。再经1到2个月时，绝大部分婴儿在解剖学上也已闭合。如此时导管继续开放，并出现左向右的分流，即构成本病。
至于其病因一般在出生后第一天动脉导管大多数已呈功能性关闭。但在7到10天内可由于缺氧等原因而重新开放，解剖上的闭塞则长期在1岁左右方能完成。组织学上的变化是先由内皮细胞形成了血管内膜垫突向动脉导管腔，然后内膜下层出血和坏死，结缔组织增生，瘢痕形成，最终导致动脉导管腔永久闭塞。如果此时动脉导管持续开放，构成主动脉和肺动脉间不应有的通道，即称动脉导管未闭。