黃體功能不足的發病機制主要是黃體期失調所致。 黃體的形成和合成， 分泌孕酮的功能與排卵前的LH峰及黃體期的LH持續分泌有關， 經證實在黃體期的中期用GnRH拮抗劑後孕酮突然降低， 若加HCG則孕酮可回升。 此外， 尚發現黃體功能不足時LH排卵峰和中、晚期黃體期的LH水平均明顯低於對照組， 正常黃體期LH脈衝分泌的特點是頻率低、幅度高， 當黃體期LH脈衝分泌的頻率或幅度異常時， 都會影響黃體功能。
近年發現運動量過大和體重過輕均易發生黃體功能不足。 強烈運動者常有黃體功能不足， 且LH脈衝頻率低，
體重過輕會導致黃體功能不足， 甚至出現閉經。 尚發現以素食為主， 低熱量時體重未降， 但LH脈衝頻率降低， 黃體功能不足。 在早、中期黃體期以大黃體細胞為主， 分泌的孕酮2倍于小黃體細胞。 在中、晚期黃體期大黃體細胞對LH反應日漸變差， 此時的孕酮主要由小黃體細胞分泌， 故大黃體細胞缺陷則導致早、中期黃體功能不足， 而晚期黃體功能不足系小黃體細胞功能缺陷。 有報導認為早、中期黃體期孕酮分泌不足， 主要影響子宮內膜腺體;晚期黃體期孕酮分泌不足時主要影響子宮內膜的間質。
雖黃體的主要功能是分泌孕酮使內膜成熟，
