牙本质龋多由釉质龋发展而来。牙本质内含有机物较多，约占重量的2%，主要为胶原。在牙本质小管内有成牙本质细胞突起，牙本质龋是沿着牙本质小管进展的，故发展较快，同时伴有牙髓-牙本质复合体的防御性反应。
随着釉质龋向深层发展，到达釉牙本质界时，则沿此界向两侧扩展，医学|教育|网搜集整理并由此沿牙本质小管深入，早期使紧接釉质病损前沿的牙本质发生脱矿，形成底向外，顶向内并稍圆突的三角形病损区，呈淡黄色。在脱矿区深部受累的牙本质细胞突起受到刺激后发生脂肪变性，在脂肪性变的基础上，有矿物盐沉积，使小管发生矿化而闭塞。矿化后的牙本质小管与牙本质基质的折光指数一样，因此，磨片在显微镜下用透射光观察时呈透明状，故称透明牙本质。
当釉质龋发展至釉质崩解而形成龋洞时，洞内充满细菌，这些细菌很快侵入邻近已脱矿的牙本质小管内，每一小管内常为一种细菌。细菌侵入进一步使牙本质脱矿，同时细菌产生的蛋白溶解酶使基质中的有机物溶解，相连的扩张小管破坏、融合成坏死灶和裂隙。由于坏死灶继续扩大，以致最后组织崩解，使龋洞在牙本质内扩大。
牙本质龋损时，成牙本质细胞受到刺激后，除形成硬化牙本质外，并在相应的牙髓端沉积一层钙化物，封闭牙本质小管，以防御有害物侵入牙髓，以后，在此基础上形成修复牙本质。
