Foltos hajhullás esetén autoimmun folyamatok során az immunrendszer megtámadja és elpusztítja a hajtüszőket, ezzel meggátolva a hajnövekedést.
Ez a támadás a hajtüszők összezsugorodását, vagyis miniatürizációját okozhatja, amelynek következtében a hajtüszők idő előtt a nyugalmi, azaz telogén fázisba lépnek, ami a hajszálak kihullásához vezet. A folyamat eredményeként kopasz foltok jelennek meg a fejbőrön. Az elgyengült hajszálak ráadásul nem tudják megfelelően hasznosítani a faggyúmirigyek által termelt faggyút, ami így felgyülemlik és eltömítheti a hajhagymák kivezető nyílásait, tovább akadályozva az új, gyenge hajszálak felszínre jutását is.
A foltos hajhullás másik jellegzetes tünete, hogy a visszanövő hajszálak gyakran nem pigmentáltak, fehérek vagy nagyon világosak. Ennek oka szintén az autoimmun folyamatban keresendő: az immunrendszer nemcsak a hajnövekedésért felelős sejteket, hanem a hajszínért felelős melanocita sejteket is megtámadhatja, így azok nem tudnak elegendő pigmentet termelni az újonnan kinövő hajszálak számára.