Gai đôi cột sống có thể hình thành do hiện tượng bẩm sinh. Có thể do quá trình lão hóa hay sau chấn thương của cột sống. Những điều đó khiến cho sụn và xương dưới sụn các đốt sống bị hư hại từ đó hình thành và phát triển các gai xương. Bệnh có ba loại: gai đôt cột sống ẩn, gai đôi có nang và thoát vị ở màng não.
Có nhiều nguyên nhân dẫn đến gai đôi cột sống mà chúng ta có thể kể đến như sau:
Dị tật bẩm sinh:từ lúc sinh ra do trong quá trình hình thành từ bào thai ống thần kinh không đóng hoàn toàn. Và phần xương sống nằm phía trên của dây sống cũng không đóng hoàn toàn. Một nguyên nhân nữa được các nhà khoa học xác định là do người mẹ có chế độ ăn trong thai kì không cung cấp đủ lượng axit folic-a B.
Do viêm cục bộ: chẳng hạn như viêm xương khớp hoặc viêm gân. Điều này sẽ kích thích các tế bào xương hình thành cơ chế tạo nên xương. Dần dần sẽ dẫn tới việc xương bị thừa làm cho bề mặt xương bị gồ ghề khiến các gai xương mọc ngày càng nhiều hơn
Tình trạng đĩa liên sống bị hư hao: làm cho các đĩa liên sống xẹp xuống, dây chằng giữa các đốt sống sẽ chùng giãn làm cho khớp chuyển động nhiều hơn. Hiện tượng này lâu dần sẽ làm cho canxi tụ lại trên dây chằng cũng sẽ hình thành các gai xương.
Nguyên nhân di truyền: thông thường trong gia đình có người bị gai đôi cột sống thì tỷ lệ mắc bệnh cũng sẽ cao hơn người bình thường. Thông thường thì tỉ lệ người mắc bệnh ở nam giới nhiều hơn nữ giới.