角膜水腫分多種原因，比較常見的情況是角膜內皮細胞功能失代償。角膜的內皮細胞起到類似水泵的作用，即不停將角膜中的水釋放出來，細胞損傷後水泵工作會停止，角膜會越來越腫。這種原因引起的角膜水腫不會自行消失，只有通過角膜移植或者角膜異體移植才有可能消退。

對於其它原因，比如外傷引起的角膜水腫，經過藥物治療後會慢慢消退。此外，嚴重的角膜內皮細胞損傷、角膜營養不良，造成的水腫情況不會自行消失。