Entre as alterações morfológicas, a cartilagem articular perde sua natureza homogênea e é rompida e fragmentada, com fibrilação, fissuras e ulcerações.

A IL-1 é considerada como o primeiro agente para a degradação da matriz cartilaginosa uma vez que inibe a síntese e a secreção de várias enzimas degradativas na cartilagem inclusive colagenase latente, estromelisina latente, gelatinase latente e ativador tecidual de plasminogênio.

Às vezes com o avanço da patologia, não resta nenhuma cartilagem e áreas de osso subcondral ficam expostas.

No início da osteoartrose há aumento da síntese de proteglicanas, colágeno, proteínas não colágenas, hialuronato, e ácido desoxiribonucleico, indicando replicação celular e justificando os clones de condrócitos observados histologicamente.

As taxas de síntese e de secreção de enzimas degradadoras de matriz pelos condrócitos estão aumentadas.