重型β地貧是β0或β+地貧的純合子或β0與β+地貧雙重雜合子，因β鏈生成完全或幾乎完全受到抑制，以致含有β鏈的HbA合成減少或消失，而多餘的α鏈則與γ鏈結合而成為HbF(a2γ2)，使HbF明顯增加。由於HbF的氧親合力高，致患者組織缺氧。過剩的a鏈沉積於幼紅細胞和紅細胞中，形成a鏈包涵體附著於紅細胞膜上而使其變僵硬，在骨髓內大多被破壞而導致「無效造血」。部分含有包涵體的紅細胞雖能成熟並被釋放至外周血，但當它們通過微循環時就容易被破壞;這種包涵體還影響紅細胞膜的通透性，從而導致紅細胞的壽命縮短。
本病是由於珠蛋白基因的缺失或點突變所致。組成珠蛋白的肽鏈有4種，即α、β、γ、δ鏈，分別由其相應的基因編碼，這些基因的缺失或點突變可造成各種肽鏈的合成障礙,致使血紅蛋白的組分改變。通常將地中海貧血分為α、β、δβ和δ等4種類型，其中以β和α地中海貧血較為常見。
1.β地中海貧血 人類β珠蛋白基因簇位於11p15.5。β地中海貧血(簡稱β地貧)的發生主要是由於基因的點突變，少數為基因缺失。基因缺失和有些點突變可致β鏈的生成完全受抑制，稱為β0地貧;有些點突變使β鏈的生成部分受抑制，則稱為β+地貧。
β地貧基因突變較多，迄今已發現的突變點達100多種，國內已發現28種。其中常見的突變有6種：① β41-42(-TCTT )，約佔45%;② IVS-Ⅱ654 ( C → T )，約佔24%;③β17 ( A → T );約佔14%;④TATA盒- 28 ( A →T )，約佔9%;⑤ β71-72(+A ), 約佔2%;⑥ β26( G → A )，即HbE26，約佔2%。
重型β地貧是β0或β+地貧的純合子或β0與β+地貧雙重雜合子，因β鏈生成完全或幾乎完全受到抑制，以致含有β鏈的HbA 合成減少或消失，而多餘的α鏈則與γ鏈結合而成為HbF( a2 γ2)，使HbF明顯增加。由於HbF的氧親合力高，致患者組織缺氧。過剩的a鏈沉積於幼紅細胞和紅細胞中，形成a鏈包涵體附著於紅細胞膜上而使其變僵硬，在骨髓內大多被破壞而導致「無效造血」。部分含有包涵體的紅細胞雖能成熟並被釋放至外周血，但當它們通過微循環時就容易被破壞;這種包涵體還影響紅細胞膜的通透性，從而導致紅細胞的壽命縮短。由於以上原因，患兒在臨床上呈慢性溶血性貧血。貧血和缺氧刺激紅細胞生成素的分泌量增加，促使骨髓增加造血，因而引起骨骼的改變。貧血使腸道對鐵的吸收增加，加上在治療過程中的反覆輸血，使鐵在組織中大量貯存，導致含鐵血黃素沉著症。
輕型地貧是β0或β+地貧的雜合子狀態，β鏈的合成僅輕度減少，故其病理生理改變極輕微。中間型β地貧是一些β+地貧的雙重雜合子和某些地貧的變異型的純合子，或兩種不同變異型珠蛋白生成障礙性貧血的雙重雜合子狀態，其病理生理改變介於重型和輕型之間。
2.α地中海貧血 人類a 珠蛋白基因簇位於16Pter -p13.3。每條染色體各有2個a珠蛋基因，一對染色體共有4個a珠蛋白基因。大多數a地中海貧血(簡稱a地貧)是由於a珠蛋白基因的缺失所致，少數由基因點突變造成。若僅是一條染色體上的一個a基因缺失或缺陷，則α鏈的合成部分受抑制，稱為a+地貧;若每一條染色體上的2個a基因均缺失或缺陷，稱為a0地貧。
重型α地貧 是a0地貧的純合子狀態，其4個a珠蛋白基因均缺失或缺陷，以致完全無a鏈生成，因而含有a鏈的HhA、HbA2和HbF的合成均減少。患者在胎兒期即發生大量γ鏈合成γ4(Hb Bart's)。Hb Bart's對氧的親合力極高，造成組織缺氧而引起胎兒水腫綜合征。中間型和α地貧是α0和 a +地貧的雜合子狀態，是由3個a珠蛋白基因缺失或缺陷所造成，患者僅能合成少量α鏈，其多餘的β鏈即合成HbH(β4)。HbH 對氧親合力較高，又是一種不穩定血紅蛋白，容易在紅細胞內變性沉澱而形成包涵體，造成紅細胞膜僵硬而使紅細胞壽命縮短。
輕型α地貧 是a+地貧純合子或a0地貧雜合子狀態，它僅有2個a珠蛋白基因缺失或缺陷，故有相當數量的a鏈合成，病理生理改變輕微。靜止型a地貧是a+地貧雜合子狀態，它僅有一個α基因缺失或缺陷，a鏈的合成略為減少，病理生理改變非常輕微。
根據臨床特點和實驗室檢查，結合陽性家族史，一般可作出診斷。有條件時、可作基因診斷。
紅細胞偏低：紅細胞偏低是患了小兒缺鐵性貧血的臨床表現。
紅細胞分布寬度偏低：紅細胞分布寬度偏低，屬於紅細胞系統的一個輔助指標。紅細胞分布寬度RDW是反應紅細胞體積變異性的參數,是通過血細胞分析儀測量獲得,多數食品用所測紅細胞體積大小的變異係數(RDW-CV)來表示,其參考值為11.5%-14.5%.高於正常值則主要用於鑒別診斷缺鐵性貧血與地中海貧血.
紅細胞畸形：紅細胞畸形在臨床上多提示為腎小球腎炎，尿紅細胞形態學檢查是近十幾年來臨床應用較為廣泛的方法。其基本原理在於腎小球來源的紅細胞因受腎小球基底膜的機械損傷及/或腎內滲透壓梯度變化等影響，形態常發生畸變，而非腎小球性血尿的尿紅細胞形態一般無上述變化發生，表現出均一的正形性。籍此可以幫助區分腎小球性血尿及非腎小球性血尿。
根據臨床特點和實驗室檢查，結合陽性家族史，一般可作出診斷。有條件時、可作基因診斷。
1.開展人群普查和遺傳諮詢、作好婚前指導以避免地貧基因攜帶者之間聯姻，對預防本病有重要意義。採用基因分析法進行產前診斷，可在妊娠早期對重型β和α地貧胎兒作出診斷並及時中止妊娠，以避免胎兒水腫綜合征的發生和重型β地貧患者出生，是目前預防本病行之有效的方法。
2.地中海型貧血帶因者外表、成長與正常人無異。
3.維他命之補充 同平常人，於醫師認為必要時投予。因外表不易查覺此病，常被給予鐵劑補血，應注意。
4.婚前檢查：結婚對象應檢驗是否為地中海型貧血帶因者，若是則特別注意產前檢查。
5.產前檢查：若夫妻均為帶因者，每胎懷孕第12周以後即應抽取胎兒檢體檢，若確定為地中海型貧血重型胎兒即可予人工流產，以免將來照顧上的負擔。