発症は中年以降の成人に多くみられますが、10歳代、あるいはそれ以前の発症と考えられる例もあります。男女比は１：2・3と女性に多く、男性に多い成人Ｔ細胞白血病と対照的です。また、輸血後数週間で発症した例もあり、成人Ｔ細胞白血病が感染後長期のキャリア状態を経て発症するのとは異なります。

一義的な原因は、ヒトＴリンパ球向性ウイルス１型の感染です。発症するメカニズムは、ウイルスに感染したＴリンパ球が脊髄に浸潤し、その場でウイルス抗原を発現することにより、感染Ｔリンパ球を排除しようとするウイルス特異的免疫応答が生じ、その炎症反応に巻き込まれて周囲の脊髄組織が傷害されていると考えられています。感染者のごく一部にのみ発症するメカニズムはわかっていませんが、発症した人は体内のウイルス量が多いとされています。