从病理解剖的角度看，神经病理学家普遍认为帕金森病患者脑内有色素的神经元的选择性丧失（特别是在黑质的致密部）是一种最恒定的表现。蓝斑和迷走背侧运动核中也有类似变化。从生物化学角度来看，是由于多巴胺神经系统病变或损伤引起的原发性多巴胺缺损。多巴胺神经系统的生理作用是抗衡纹状体内的兴奋性胆碱能活动，是纹状体的抑制性调制机制之一。纹状体内含有大量的乙酰胆碱。正常健康状态下，乙酰胆碱和多巴胺的效应之间存在着一种平衡状态。帕金森病发病时，多巴胺减少，乙酰胆碱浓度没有改变，此时平衡被打破，胆碱能活性占优势。但还不能肯定，多巴胺的减少是否是仅有的缺陷，它是否是帕金森病所有表现的唯一基础。