ऑस्टियोपोरोसिस के सभी मामलों में अंतर्निहित प्रणाली अस्थि अवशोषण और अस्थि-निर्माण के बीच असंतुलन है। सामान्य अस्थि में निरंतर अस्थि का पुनर्प्रतिरूपण मैट्रिक्स मौजूद रहता है; किसी भी समय बिंदु पर सभी अस्थि पिंड का 10% पुनर्प्रतिरूपण से गुज़रता रहता है। जैसा कि 1963 में फ़्रॉस्ट ने पहली बार बताया, यह प्रक्रिया अस्थि बहुकोशिकीय इकाइयों (BMU) में घटित होती है। अस्थिशोषक कोशिकाओं द्वारा (अस्थि मज्जा से प्राप्त) अस्थि का अवशोषण होता है, जिसके बाद नई अस्थि अस्थिकोरक कोशिकाओं द्वारा जमा की जाती है।
जिन तीन प्रमुख क्रियाविधियों द्वारा हड्डियों की कमज़ोरी विकसित होती है, वे हैं अपर्याप्त "शीर्ष अस्थि पिंड" (विकास के दौरान कंकाल अपर्याप्त पिंड और शक्ति विकसित करता है), अत्यधिक अस्थि अवशोषण और पुनर्प्रतिरूपण के दौरान नई अस्थि का अपर्याप्त गठन. नाज़ुक अस्थि ऊतक के विकास के मूल में है, इन तीन क्रियाविधियों की पारस्परिक क्रिया. हार्मोन संबंधी कारक अस्थि अवशोषण की दर को विशेषतः निर्धारित करते हैं; एस्ट्रोजेन की कमी (उदा. रजोनिवृत्ति के परिणामस्वरूप) अस्थि अवशोषण को बढ़ाती है और साथ ही, आम तौर पर भार-वहन करने वाली अस्थियों में होने वाले नई अस्थि के निक्षेपण को कम करती है। इस प्रक्रिया को दबाने के लिए अपेक्षित एस्ट्रोजन की मात्रा, आम तौर पर गर्भाशय और स्तन ग्रंथि को उत्तेजित करने के लिए अपेक्षित मात्रा से कम है। अस्थि हेर-फेर के विनियमन में α-रूप का एस्ट्रोजन रिसेप्टर बहुत महत्वपूर्ण लगता है। अस्थि हेर-फेर में, एस्ट्रोजेन के अलावा कैल्शियम चयापचय महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है और कैल्शियम और विटामिन D की कमी, अस्थि निक्षेपण अपक्षय की ओर ले जाती है; इसके अतिरिक्त, पैराथाइरॉइड ग्रंथियां कम कैल्शियम स्तर के प्रति प्रतिक्रिया करते हुए पैराथाइरॉइड हार्मोन (पैराथारमोन, PTH) स्रावित करती हैं, जो रक्त में कैल्शियम की पर्याप्त मात्रा सुनिश्चित करने के लिए अस्थि अवशोषण बढ़ाती है। अस्थि निक्षेपण को बढ़ाने वाली, थायरॉयड द्वारा उत्पादित हार्मोन कैल्सीटोनिन की भूमिका कम स्पष्ट है और संभवतः PTH की तरह उतनी महत्वपूर्ण नहीं.

अस्थिशोषकों के सक्रियकरण विभिन्न आणविक संकेतों द्वारा नियंत्रित हैं, जिनमें से RANKL (परमाणु कारक κB लाइगैंड के लिए रिसेप्टर उत्प्रेरक) पर सर्वाधिक अध्ययन किया गया है। यह अणु, अस्थिकोरक और अन्य कोशिकाओं (जैसे लसिकाणु) द्वारा निर्मित होता है और RANK (परमाणु कारक κB का रिसेप्टर उत्प्रेरक) को उत्तेजित करता है। ऑस्टियोप्रोटिजरिन (OPG) RANK को जकड़ने का मौक़ा पाने से पहले RANKL को जोड़ता है और इसलिए उसकी अस्थि अवशोषण में वृद्धि की क्षमता को दबा देता है।RANKL, RANK और OPG, ट्यूमर परिगलन कारक और उसके ग्राहियों से निकट से जुड़े हुए हैं। "Wnt" संकेतन मार्ग की भूमिका को स्वीकृति मिली है, पर अच्छी तरह से कम समझा गया है। एइकोसनॉइड और इंटरल्युकिन के स्थानीय उत्पादन को, अस्थि हेर-फेर को नियंत्रित करने में भाग लेने वाला माना जाता है और ऑस्टियोपोरोसिस के विकास के मूल में इन मध्यस्थों का अधिक या कम उत्पादन कारक हो सकता है।
बंधकमय अस्थि, लंबी अस्थियों और कशेरुक के छोर पर स्थित स्पंजनुमा अस्थि है। वल्कुटीय अस्थि, हड्डियों का कठोर बाहरी कवच और लंबी हड्डियों का मध्य है। क्योंकि अस्थिकोरक और अस्थिशोषक, हड्डियों की सतह पर निवास करते हैं, बंधकमय अस्थि ज़्यादा सक्रिय है और अस्थि के हेर-फेर और पुनर्प्रतिरूपण के अधीन है। न केवल अस्थि घनत्व कम होता है, बल्कि अस्थि की सूक्ष्म-संरचना बाधित होती है। बंधकमय अस्थि कमज़ोर कंटिकाएं ("सूक्ष्म-दरारें") भंग हो जाती हैं और कमज़ोर हड्डियों से प्रतिस्थापित होती हैं। आम ऑस्टियोपोरोटिक अस्थि-भंग जगहें, यथा कलाई, कूल्हे और रीढ़ की हड्डी में वल्कुटीय अस्थि से बंधकमय अस्थि का अनुपात अपेक्षाकृत उच्च होता है। ये स्थल शक्ति के लिए बंधकमय अस्थि पर आश्रित हैं और इसलिए जब पुनर्प्रतिरूपण असंतुलित हो, तो तीव्र पुनर्प्रतिरूपण से इन जगहों का अपक्षय होता है।

संगठन
कलाई
रोग का निदान
रोग-जनन