胸膜有双层，一层覆于两肺的表面，一层覆于胸腔的内壁，将肺与胸腔隔开。在正常情况下，这两层胸膜犹如两块柔滑的丝绸，相互摩擦时几乎没有任何阻力，因此呼吸时两肺可以自由地收缩和扩张。
发生胸膜炎时，病变一侧的两层胸膜犹如两片沙纸，随呼吸互相摩擦，因此会引起疼痛。很多疾病可引发胸膜炎，例如：
- 急性病毒感染，如流感
- 肺炎 (如果发生在胸膜附近)
- 自身免疫病，如狼疮、类风湿性关节炎及自身免疫性肝炎
- 肺结核及其它感染性疾病
- 肺栓塞
其它可能导致胸膜炎的原因还包括胸部创伤、心脏手术及肋骨骨折等。而有些病人的胸膜炎没有明确的病因，称为特发性胸膜炎。
肺癌很少引起胸膜炎。虽然吸烟与胸膜炎之间没有必然的联系，但是吸烟所致的咳嗽却能加重胸膜炎的疼痛。