Có rất nhiều giả thuyết về cơ chế bệnh sinh như: thuyết cơ giới, thuyết hoá học, thuyết dị ứng, thuyết vi trùng nhưng những giả thuyết này đều không đứng vững. Từ năm 1954 lý thuyết về miễn dịch học của Pernis và Vigliani đã thu hút được sự hưởng ứng. Điểm xuất phát của quá trình này là sự tan rã các đại thực bào ăn những bụi thạch anh do sự tự huỷ bởi men của tế bào (Harington và Aliison 1965). Các đại thực bào ở
phổi đã ăn hạt bụi kiểu hoa hồng và giống như quá trình ẩm bào của amipe. Các đại thực bào phổi thường được bổ sung từ máu, các đại thực bào máu cũng nhanh chóng chuyển thành đại thực bào phổi. Về tốc độ thực bào, ăn bụi cũng ngày một tăng do sự mã hoá thông tin miễn dịch bởi AMP vòng (sự nhận biết thông tin). Quá trình này có thể mô tả theo 2 sơ đồ sau:
Silic tự do có tác dụng độc hại rõ rệt đối với đại thực bào. Những đại thực bào này bị tan rã sau khi đã ăn những phần tử bụi. Sự tiêu huỷ đại thực bào do thạch anh là do sự tạo thành những mối liên kết hydrô giữa các nhóm SiOH thấy ở trên bề mặt thạch anh và những phần tử nhận hyđrô (ôxy, nitơ, lưu huỳnh) nằm trong cấu trúc lipoprotein của màng tế bào, do đó có tổn thương của màng. Những tổn thương xảy ra khi những phân tử thạch anh tiếp xúc với màng ngoài của tế bào, nhưng những tổn thương còn nặng hơn nhiều ở trong tiêu thể chứa những phần tử bụi bị thực bào. Thực vậy những tổn thương của màng làm cho những men thuỷ phân chứa trong tiêu thể (lysosomes) thoát ra và khuếch tán trong tương bào và màng tế bào gây nên sự tự tiêu của đại thực bào.
Sự tiêu huỷ đại thực bào dưới tác dụng của thạch anh gây nên một loạt các phản ứng sinh học tạo nên những tổn thương thể hạt đặc trưng cho bệnh silicose. Những đại thực bào bị tổn thương hoặc bị tan rã giải phóng ra "một yếu tố xơ hoá" gây ra sự tăng sinh các xơ bào kèm theo sự tạo thành các keo xơ, đồng thời thấy xuất hiện những đại thực bào khác hoặc từ các bạch cầu đơn nhân của máu lưu động tới, hoặc từ các mô bào của tổ chức tới. Dưới tác động của silic tuổi thọ của đại thực bào cũng giảm rất nhanh so với bình thường.
Sự tan rã đại thực bào gây nên hai tác dụng chính:
1. Giải phóng một chất gọi là yếu tố sinh xơ, kích thích hoạt động của nguyên xơ
bào (fibroblastes) và tạo thành xơ keo.
2. Giải phóng các kháng nguyên bị thực bào từ trước, có thể có kháng nguyên tự
có (autoantigene).
Ở chỗ nào có bụi tập trung trong phổi thì một mặt người ta thấy có tăng cấu tạo keo dưới tác dụng của nguyên bào sợi bị kích thích, mặt khác thấy xuất hiện những tương bào và sản sinh ra kháng thể, những kháng thể này bị kết tủa cùng với những kháng nguyên của chúng ở trên những sợi keo.
Qua xét nghiệm tổ chức học, những phức hợp kết tủa kháng nguyên và kháng thể được biểu hiện dưới dạng một chất ái toan vô định hình cho tổ chức liên kết tân tạo.
Sự có mặt của gamaglobulin đóng một vai trò kháng thể trong hạt silicose có thể được phát hiện bằng kỹ thuật kháng thể huỳnh quang. Nếu người ta nhuộm mẫu cắt tổ chức học bằng một kháng thể huỳnh quang chống gamaglobulin của người thì ở tất cả các điểm thấy xuất hiện một huỳnh quang mạnh.
Kết quả nghiên cứu giải phẫu, những tổn thương silic phổi cho thấy nó có đặc trưng có thể phân biệt rõ bệnh silicose với các thể khác của xơ hoá phổi có tính chất xơ kẽ và lan toả như bệnh asbestose. Những hạt silic thường tập trung ở vùng chung quanh phế quản và mạch máu.
Hình dạng tổ chức học của silic thường gặp có hình tròn. Ở trung tâm gồm có những bó xơ trong được sắp xếp hướng tâm hoặc có hình cuộn len. Đôi khi một phần hoà lẫn với các sợi xơ với nhau thành một khối thống nhất, chung quanh được bao bọc bằng một quầng tế bào.
Thường có hai hay nhiều hạt dính vào nhau để tạo thành những khối tròn nhỏ có đường kính từ vài milimét trở lên. Trong những trường hợp nặng hơn, có nhiều hạt kết hợp lại với nhau và được nằm trong những khối trong suốt lớn. Bệnh silicose lúc đó đã là giai đoạn có biến chứng.
Phần nhu mô phổi nằm ở giữa những hạt chồng lên nhau hoặc là những khối “silic” thường là nơi phế nang bị giãn nặng gây ra khó thở, mà chính ra bệnh chưa nặng lắm. Giãn phế nang ở xung quanh chỗ bị hoại tử thường là do sự tắc nghẽn từng phần của các tiểu phế quản hoặc là do tính đàn hồi khác nhau giữa nhu mô bình thường và những tổn thương xơ hoá của bệnh silicose. Trong bệnh silicose nặng, đa số hoặc toàn bộ các thuỳ của phổi trở thành một khối cứng chắc và không đàn hồi. Giãn phế nang ngày càng lan rộng đến những vùng phổi lành. Như vậy là có sự bù trừ cần thiết đối với vùng phổi còn đàn hồi bị co giãn quá mức để bù vào vùng phổi bị xơ hoá hoặc xơ hoá khối.