先天性巨结肠是由于肠壁肌间神经丛或黏膜下神经丛缺乏神经节细胞所致大肠远段缺乏协调性推进运动，进而造成近段大肠扩张。组织学检查，从结肠的某一部位起直到直肠末端的肠壁内，位于肌层的神经丛和黏膜下神经丛内，正常可见到的神经节细胞完全缺如，因此又称为无神经节细胞症。此外，在这些神经丛内，无髓性的副交感神经纤维在数量上和粗细上均较正常多和大，交织成束，代替了正常的神经丛。扩张段的肠管可见肌层肥厚，黏膜呈卡他性炎，但肌间神经丛内神经节细胞正常，副交感神经纤维在数量和形态上也正常。