Erst seit wenigen Jahren ist bekannt, welche Mechanismen der Entwicklung von gastrointestinalen Stromatumoren zugrunde liegen: In bestimmten Zellen des Verdauungssystems kommt es zu Abweichungen im Erbmaterial (Genmutationen). Durch diese Mutationen entstehen fehlerhafte Bindungsstellen (Rezeptoren) auf der Zelloberfläche, bei GIST sind es fast immer Veränderungen im sogenannten c-KIT-Rezeptor. Normalerweise binden an diese Rezeptoren von außen Botenstoffe, die über einen in der Zelle gelegenen Teil des Rezeptors, eine sogenannte Tyrosinkinase, kontrolliert Signale zu Zellwachstum und ‑vermehrung auslösen. Bei einem fehlerhaften (mutierten) c-KIT-Rezeptor wird unabhängig von Signalstoffen eine Daueraktivierung der Tyrosinkinase und damit von Prozessen in der Zelle ausgelöst, die zu Zellwachstum und -teilung führen. Dies erfolgt unkontrolliert, d. h. die GIST-Zellen teilen sich permanent und siedeln sich unter Umständen in anderen Organen wie der Leber als sogenannte Tochtergeschwülste oder Metastasen ab.