Patofisiologi inkompetensi serviks melibatkan hilangnya atau kurangnya kemampuan leher rahim untuk menjaga kehamilan hingga aterm. Ini dapat terjadi akibat perubahan struktural dan fungsional pada jaringan ikat di sekitar serviks yang biasanya mengeras dan menopang rahim selama kehamilan.

Salah satu faktor utama yang terlibat adalah perubahan pada matriks kolagen, dimana penurunan kepadatan dan kekuatan jaringan terjadi sebagai hasil dari pengaruh hormonal, inflamasi kronis, dan stres mekanis berulang. Selain itu, terdapat keterlibatan faktor genetik yang dapat mempengaruhi integritas struktural serviks.

Kelainan pada protein kolagen seperti kolagen tipe III dikaitkan dengan peningkatan risiko inkompetensi serviks. Penyakit inflamasi kronis, seperti infeksi saluran reproduksi, juga dapat menyebabkan perubahan inflamasi dan remodelling jaringan serviks, melemahkan kemampuannya untuk menahan tekanan intrauterin.