Способность эритроцитов образовывать серповидные формы пропорциональна содержанию HbS. У больных, эритроциты которых содержат менее 50 % HbS в клетках, не наблюдается симптомов заболевания.

Гемоглобины С и D увеличивают образование серповидности, тогда как HbF может задерживать ее.

Низкие температуры усиливают серповидность эритроцитов in vitro в течение длительного времени, но и у больных при холодной погоде могут начинаться кризы, преимущественно вследствие вазоконстрикции.

Серповидность усиливается при ацидозе, тогда как алкалоз уменьшает серповидность.

Реологические свойства крови нарушаются вследствие ригидности серповидно-измененных эритроцитов и прилипания их к эндотелию сосудов.

Давление в зонах с быстрым током крови (селезенка) приводит к гемолизу патологически измененных эритроцитов.

Кризы часто вызываются инфекциями и другими факторами: дегидратация при лихорадке, ацидоз при голодании, гипоксия при заболеваниях легких.