此综合征的重要机理是重物压迫解除后，经历缺血损害的组织得到再灌流。近10年来的研究大量病理资料发现，发生再灌流的关键不只是循环的继续破坏，最重要的是因灌流归结为氧自由基的大量产生。自由基是指原子、原子团最外层轨道有不成对的电子。氧自由基是由氧原子衍生的自由基，主要有超氧阴离子O2-，氢基自由基（.OH）过氧化氢（H2O2）及单线态氧。其化学性质极不稳定，可以与细胞内多种物质如蛋白、类脂起反应，破坏细胞，尤其是与细胞膜的脂质结构起反应，可生成毒性更强的脂质过氧物，对远隔部位的组织、细胞产生破坏作用，造成细胞坏死、崩解。

氧自由基的毒性作用的发生在于其产生速度超过机体内源性清除速度。氧自由基产生需要大量氧分子、（次）黄嘌呤（二者同为代谢产物）及黄嘌呤与氧分子在黄嘌呤氧化酶的催化下生成O2-。缺血时，ATP依次分解为ADP、AMP、次黄苷、（次）黄嘌呤。正常状态下黄嘌呤在黄嘌呤脱氢酶作用下生成尿酸。而在缺血、缺氧条件下，黄嘌呤脱氢酶受内流进入细胞的钙离子及活性增强的蛋白水解酶作用，转变为黄嘌呤氧化酶（即D型酶变为O型酶）。缺血、缺氧不会生成氧自由基，但缺血时间越长，受累区域蓄积的（次）黄嘌呤与黄嘌呤氧化酶越多。压力解除后，灌流恢复，（即再灌流），带来了大量的氧分子。于是，氧自由基大量产生，再灌流越大，氧自由基产生越多，机体自身清除机制越难达到清除目的，筋膜间隔区综合征及挤压综合征产生得也越快、越重。