上腔静脉综合征的主要病理生理改变是上腔静脉梗阻使头部和上肢静脉回流障碍，造成局部淤血水肿以及心输出量下降，器官供血减少。脑供血不足、呼吸道水肿、尿量减少都是相应器官病理生理的临床表现，颈部静脉怒张更是其特征性表现的一部分。至于D则不是本综合征的典型临床表现。