Nors vis dar nėra tiksliai žinoma osteoartrito patogenezė, dabartinė teorija paaiškina didžiąją dalį apie OA žinomų faktų ir anksčiau išvardytų rizikos veiksnių. Paul Dieppe pasiūlė osteoartrito etiopatogenezinį modelį, kuris pavaizduotas 4.2 paveiksle. Sveiko sąnario vientisumui (integralumui) palaikyti reikia tiek mechaninių veiksnių, tiek biomechaninio kremzlės matrikso persitvarkymo (remodeliacijos).

Pagal vieną iš koncepcijų osteoartritas vystosi dėl nevykstančio arba ne iki galo vykstančio sąnario persitvarkymo (remodeliacija) po pradinio pažeidimo. Pradinis pažeidimas gali būti tiek trauma (ūminė arba susidariusi per ilgesnį laiką), tiek audinių pažeidimas sisteminiais (generalizuotais) arba vietiniais (lokaliais) jau įvardytais rizikos veiksniais. Dažniausi pažeidimai: i) meniskų plyšimas ir ilgainiui apie pažeistą vietą yranti kremzlė; ii) tiesioginiai kremzliniai bei osteochondriniai defektai arba raiščių patologija, dėl kurios ilgainiui pažeidžiamas ir meniskas (ekstruzija); iii) sąnariui tenkanti per didelė apkrova. Vis dėlto buvo įrodyta, kad ne visi kremzlės pažeidimai sukelia osteoartritą, todėl patogenezė kelyje turėtų būti dar viena pakopa. Manoma, kad osteoartritas pradeda vystytis dėl nenormalių mechaninių impulsų arba neįprastų biomechaninių procesų sutrikus kremzlės atsinaujinimui. Šių pokyčių išraiška – besiformuojantys osteofitai. Klinikinė ligos išraiška dar priklauso nuo amžiaus, lyties ir kt. veiksnių.    Viena didžiausių problemų, dėl kurių diagnozuoti ligos pradžią yra labai sunku, – tai ilgas ligos vystymosi laikas be jokių klinikinių požymių, o atsiradus požymiams liga dažniausiai jau būna pažengusi. Žmogus ligos pradžioje gali nežinoti apie sutrikusią kremzlės ir kitų audinių veiklą.    Mokslininkai pabandė atskleisti OA paslaptis eksperimentuodami su gyvūnais, tačiau tai nedavė apčiuopiamų rezultatų ir neleido sukurti tvirtos teorijos. Be to, šių tyrimų rezultatus nagrinėti reikia itin atidžiai, nes žmonių ir gyvūnų liga skiriasi. Eksperimentinis gyvūnų modelis (atlikus apkrovos tyrimus su beždžionėmis, triušiais ir kryžmino raiščio deficito tyrimus su šunimis) patvirtinta pokremzlinio sukietėjimo dalyvavimą patogenezėje.

Pokremzlinio kaulo vaidmuo gali būti svarbus osteoartrito pradžiai (iniciacijai). Pagal šią koncepciją pokremzlinio kaulo arba kremzlės ir kaulo sandūros vietos pokyčiai lemia tai, kad kaulas nebegali išlaikyti normalaus mechaninio krūvio, dėl to didėja krūvis virš kaulo esančiai kremzlei. Klinikiniai plaštakos OA sergančių moterų tyrimai parodė, kad didėja masė kaulo, paimto iš apkrovos nepatiriančios sąnario vietos (toliau nuo ligos pažeisto sąnario). Kiti tyrimai nustatė didesnį KMT sisteminiu (generalizuotu) osteoartritu sergantiems ligoniams. Taip pat pastebėti kiekybiniai ir kokybiniai mineralizacijos laipsnio ir kaulo augimo veiksnių pokyčiai.

Meniskų pažeidimas. Patogenezėje meniskų pažeidimas svarbus dėl to, kad pažeidus šias struktūras gretimiems kremzlės plotams (arba ostechondriniams segmentams) teks didesnė (nei normali) apkrova, kurią galima nustatyti BMR tyrimu, matant ankstyvus kremzlės pokyčius. Didesnė apkrova sąnariui teks ir dėl meniskų ekstruzijos (dėl pažeidimo arba raiščių laisvumo). Dažniausiai vidinio menisko pažeidimas koreliuoja su varus kelio deformacija.

Raiščių pažeidimai taip pat dažnai susiję su osteoartrito vystymusi. Prie šios išvados mokslininkai priėjo BMR ir kitais būdais ištyrę ankstyvo OA atvejus. Be to, tyrėjai nustatė, kad OA vystytis įtakos gali turėti sąnariui stabilumą suteikianti, tačiau pakitusi aplink jį esančių (periartikulinių) raumenų veikla arba neuromuskulino aparato sutrikimai. Šioms išvadoms patvirtinti dar trūksta ilgalaikių stebėjimo tyrimų.