Die Patellasehne besteht wie jede Sehne hauptsächlich aus Typ-I-Kollagenfasern, die parallel zur Achse der übertragenen Kraft angeordnet sind, was ihr eine hohe Zugfestigkeit bei relativ geringer Elastizität verleiht. Eine gesunde Sehne unterliegt einem ständigen, ausgeglichenen Zyklus aus Mikroschäden und Reparatur — jede Belastung verursacht kleine Mikroverletzungen der Kollagenfasern, die unter normalen Bedingungen von Fibroblasten (Tenozyten) schneller repariert werden, als neue entstehen.
Das Problem beginnt, wenn Häufigkeit und Intensität der Belastung (wiederholte Sprünge, Landungen, Richtungswechsel) die Regenerationsfähigkeit des Gewebes zwischen den Trainingseinheiten übersteigen — typischerweise bei einem plötzlichen Anstieg von Trainingsumfang oder -intensität, einem Wechsel von Untergrund oder Schuhwerk, oder nach einer Pause, nach der die volle Belastung ohne ausreichende Anpassung wieder aufgenommen wird. Unter diesen Bedingungen häufen sich Mikroschäden schneller an, als das Gewebe sie reparieren kann, und die Reparaturreaktion des Körpers beginnt, Gewebe von schlechterer struktureller Qualität zu produzieren — mit gestörter, weniger geordneter Anordnung der Kollagenfasern, erhöhtem Gehalt an Grundsubstanz (wasserbindende Proteoglykane) und neuen, unreifen Blutgefäßen (Neovaskularisation), die von einwachsenden, feinen Nervenendigungen begleitet werden — was teilweise erklärt, woher der Schmerz in einem Gewebe kommt, das histopathologisch keine klassische Entzündung zeigt.
Der zweite Teil des Mechanismus betrifft die Frage, warum der Schmerz selbst oft nicht gut mit dem Grad der strukturellen Veränderungen korreliert, die im Ultraschall oder MRT sichtbar sind — ähnlich wie bei Bandscheibenvorfällen der Wirbelsäule ist eine degenerierte Sehnenstruktur manchmal bei Menschen ohne jegliche Schmerzsymptome sichtbar, und umgekehrt kann starker Schmerz bei relativ geringen strukturellen Veränderungen auftreten. Das wird damit erklärt, dass der Schmerz bei Tendinopathie zu einem großen Teil aus biochemischen und neurogenen Prozessen resultiert (neue Nervenendigungen, die die Neovaskularisation begleiten, veränderte lokale Dichte von Schmerzrezeptoren), nicht allein aus der mechanischen „Größe des Schadens” — weshalb eine Verbesserung des Ultraschallbilds nach der Reha nicht immer mit einem Abklingen des Schmerzes einhergeht, und umgekehrt.