Η φυσιολογική εγκυμοσύνη συνοδεύεται με σημαντικές αιμοδυναμικές και καρδιαγγειακές μεταβολές, ώστε ο οργανισμός της εγκύου να ανταποκριθεί στις μεταβολικές ανάγκες του αναπτυσσόμενου εμβρύου. Η καρδιακή παροχή αλλά και ο όγκος του πλάσματος της μητέρας αυξάνονται κατά 40-50%, ενώ οι αγγειακές αντιστάσεις και η αρτηριακή πίεση ελαττώνονται. Σημαντικά ελαττωμένη είναι η αγγειακή ανταπόκριση σε αγγειοσυσπαστικές ουσίες όπως οι αδρενεργικοί αγωνιστές και η αγγειοτανσίνη ΙΙ.

Η προεκλαμψία συνεπάγεται μεγάλη αύξηση στις αγγειακές αντιστάσεις και την αρτηριακή πίεση αλλά οι αγγειακόι μηχανισμοί παραμένουν ασαφείς. Η ελάττωση στην πίεση αιμάτωσης του πλακούντα και της μήτρας και η επακόλουθη ισχαιμία προκαλούν την απελευθέρωση παραγόντων, όπως κυτοκίνες και ελεύθερες ρίζες οξυγόνου, που οδηγούν σε δυσλειτουργία του αγγειακού ενδοθηλίου και δυσχέρεια στην αγγειακή χάλαση που επάγεται από το ενδοθήλιο. Παράγοντες του πλακούντα επίσης αυξάνουν την απελευθέρωση αγγειοσυσπαστικπών παραγόντων από το ενδοθήλιο όπως ενδοθηλίνη-1, η θρομβοξάνη και η αγγειοτασίνη ΙΙ. Αυτοί οι συσπαστικοί παράγοντες επηρεάζουν τα επίπεδα των ενδοκυττάριων ιόντων ασβεστίου αυξάνοντας την ευαισθησία των μυϊκών ινών σε συσπαστικούς παράγοντες αλλά και τη δύναμη συστολής. Στο 5-10% των κυήσεων όμως εμφανίζεται υπέρταση με διάφορες μορφές ανάμεσα στις οποίες είναι και η προεκλαμψία-εκλαμψία.  Η προεκλαμψία είναι μια σοβαρή διαταραχή που χαρακτηρίζεται από αυξημένη αρτηριακή πίεση, πρωτεϊνουρία και άλλα κλινικά ή εργαστηριακά ευρήματα όπως θρομβνοπενία και καθυστέρηση της ενδομήτριας ανάπτυξης. Στις εγκύους που προσβάλλονται παρατηρείται έναρξη της υπερδυναμικής κυκλοφορίας πριν την κλινική έναρξη της προεκλαμψίας για να ακολουθήσει στη συνέχεια μεγάλη αύξησης στις αγγειακές αντιστάσεις και την αρτηριακή πίεση.

Παρότι η προεκλαμψία αποτελεί σημαντικό αίτιο μητρικής και εμβρυϊκής θνησιμότητας και νοσηρότητας, οι υποκειμενικοί παθοφυσιολογικοί μηχανισμοί δεν είναι ακόμα καλά γνωστοί. Παρ’ όλα αυτά μελέτες κυρίως σε μοντέλα ζώων έχουν ρίξει φως σε κάποιους από τους υποκείμενους μηχανισμούς.
Ο πλακούντας θεωρείται ότι κατέχει κεντρικό ρόλο στην παθογένεση της νόσου. Πράγματι, κατά τη διάρκεια των πρώιμων σταδίων της εγκυμοσύνης, κυτταροτροφοβλάστες από τον πλακούντα εισβάλλουν σε αγγεία της μήτρας και σταδιακά αντικαθιστούν τα ενδοθηλιακά κύτταρα καθώς και το χιτώνα των λείων μυϊκών ινών. Στο τέλος μάλιστα του δεύτερου τριμήνου της εγκυμοσύνης οι αρτηρίες της μήτρας μετατρέπονται σε διατεταγμένους σωλήνες το τοίχωμα των οποίων καλύπτεται από κυτταροβλάστες. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα να εξασφαλίζεται ροή χαμηλής αντίστασης και επαρκής τροφοδοσία με αίμα στο έμβρυο.

Στην προεκλαμψία η αγγειακή αναδιαμόρφωση περιορίζεται σε ένα μικρό τμήμα των αγγείων της μήτρας. Η παθολογική έκφραση από τις κυτταροτροφοβλάστες του πλακούντα δομικών πρωτεϊνών αλλά και η μικρή διείσδυσή τους στα αγγεία της μήτρας, οδηγεί σε ισχαιμία του πλακούντα, παθολογική παροχή αίματος και μια αλυσίδα γεγονότων με τελικό αποτέλεσμα την κλινική έκφραση της προεκλαμψίας. Παράλληλα, σημαντικές μεταβολές παρατηρούνται και στο επίπεδο της αγγειακής ανταπόκρισης σε αγγειοσυσπαστικούς και αγγειοδιασταλτικούς παράγοντες. Στην προεκλαμψία παρατηρείται γενικευμένη αγγειοσύσπαση και αυξημένη ανταπόκριση στην αγγειοτασίνη ΙΙ. Αυτά τα ευρήματα οδηγούν στην υπόθεση ότι η προεκλαμψία είναι διαταραχή ενδοθηλιακών κυττάρων και των μηχανισμών που προκαλούν αγγειοδιαστολή.
Στη φυσιολογική εγκυμοσύνη, παρατηρείται αύξηση στη δραστηριότητα της συνθετάσης του οξειδίου του αζώτου, της κυκλοοξυγενάσης καθώς και αυξημένη παραγωγή  οξειδίου του αζώτου, προστακυκλίνης και του παράγοντα EDHF από το ενδοθήλιο. Οι αλλαγές αυτές προκαλούν αύξησης του c-AMP στους λείους μυς, ελάττωση του ενδοκυττάριου Ca καθώς και της ευαισθησίας των μυϊκών ινιδίων στο Ca. Ο παράγοντας EDHF ανοίγει τους διαύλους Κ στους λείους μυς οδηγώντας σε υπερπόλωση των μεμβρανών.
Έτσι, έχουμε χάλαση των λείων μυϊκών ινών και ελαττωμένες αγγειακές αντιστάσεις και αρτηριακή πίεση. Στην προεκλαμψία, πλακουντιακοί παράγοντες όπως συγκεκριμένες κυτοκίνες, αναστέλλουν την παραγωγή αγγειοχαλαρωτικών  παραγόντων από το ενδοθήλιο και έτσι ελαττώνουν τη χάλαση των λείων μυϊκών ινών.

Οι ίδιες ουσίες επίσης προκαλούν την απελευθέρωση αγγειοσυσπαστικών ουσιών από το ενδοθήλθιο όπως η ενδοθηλίνη-1 και η θρομβοξάνη που ενεργοποιούν το σύστημα ρετίνης-αγγειοτασίνης προκαλώντας παραγωγή αγγειοτασλινης ΙΙ. Παράλληλα η ενεργοποίηση συγκεκριμένων υποδοχέων στους λείους μυς αυξάνει τα επίπεδα του ενδοκυττάριου Ca, τη δραστηριότητα της C πρωτεϊνικής κινάσης και έτσι τις αγγειακές αντιστάσεις και αρτηριακή πίεση.
Ενδιαφέρον παρουσιάζει η μεταβολή της δράσης γνωστών ουσιών με ενεργό ρόλο στην τροποποίηση της αγγειακής ανταπόκρισης στην προεκλαμψία. Το οξείδιο του αζώτου (ΝΟ) ενώ είναι αυξημένο στη φυσιολογική εγκυμοσύνη είναι ελαττωμένο στην προεκλαμψία. Η παρακώληση της συνθετάσης του οξειδίου του αζώτου μέσω της πειραματικής ουσίας L-NAME έχει σαν αποτέλεσμα παθολογικές αλλαγές παρόμοιες με εκείνες της προεκλαμψίας, καθώς και αυξημένη αρτηριακή πίεση.
Η προστακυκλίνη εμφανίζεται ελαττωμένη στην προεκλαμψία υποδηλώνοντας ελάττωση της παραγωγής της σε αντίθεση με τον VEGF (αγγειακό ενδοθηλιακό αυξητικό παράγοντα) που είναι αυξημένος σε εγκύους με προεκλαμψία. Αντίστοιχα αυξημένος είναι και ο παράγοντας ενδοθηλίνη-1, ο οποίος επιστρέφει στο φυσιολογικό μετά τον τοκετό.