Patofisiologi perforasi membran timpani tergantung pada etiologi yang mendasari. Pada otitis media, perforasi terjadi karena akumulasi pus pada ruang telinga tengah yang terbentuk akibat proses infeksi. Akumulasi pus akan menekan pembuluh darah membran timpani sehingga menyebabkan iskemik dan nekrosis, lalu terjadi perforasi.[2,6]

Pada perforasi membran timpani yang disebabkan oleh trauma, lokasi yang sering terlibat adalah pars tensa kuadran anteroinferior. Jika dibandingkan dengan bagian superior, pars tensa anteroinferior merupakan bagian yang paling luas, lebih tipis, dan lebih mobile, sehingga lebih rentan mengalami perforasi.[1,2]

Perforasi akibat barotrauma terjadi akibat perubahan gradien tekanan yang besar atau cepat antara telinga bagian luar dan tengah. Perforasi membran timpani yang terjadi akibat menyelam disebabkan oleh perbedaan tekanan antara telinga tengah dan saluran telinga luar (kanalis auditori eksterna).[2,7]