W zmienionych chorobowo obszarach mózgowia stwierdza się obecność ciał Lewy’ego, jednak nie są to zmiany patognomoniczne dla choroby Parkinsona.
Objawy neuropatologiczne korelują z obrazem klinicznym choroby.
W proces neurodegeneracyjny wciągnięte są układ dopaminergiczny (istota czarna, podwzgórze, układ mezokortykalno-limbiczny, siatkówka), układ noradrenergiczny (miejsce sinawe), układ cholinergiczny (jądro podstawne Meynerta) i układ glutaminergiczny.
Czynniki inicjujące oraz przyspieszające neurodegenerację nie zostały w pełni wyjaśnione. Współcześnie dominuje ujęcie wieloczynnikowe, w którym istotną rolę przypisuje się współdziałaniu predyspozycji genetycznych, wieku oraz czynników środowiskowych, a proporcje tych wpływów mogą się różnić między osobami. W większości przypadków choroba ma charakter sporadyczny, a część obserwowanych rodzinnych skupień może wynikać zarówno ze wspólnej podatności genetycznej, jak i podobnych ekspozycji środowiskowych.
Czynniki środowiskowe Znaczenie ekspozycji środowiskowych wskazywano m.in. na podstawie obserwacji, że niektóre substancje neurotoksyczne mogą wywoływać u ludzi objawy parkinsonizmu, co stało się jednym z argumentów na rzecz udziału chemikaliów w patogenezie choroby.