Selama DVT, trombosit pertama kali menempel dan mengumpulkan secara lokal di endotelium, melepaskan zat aktif tertentu, sementara pada saat yang sama menyebabkan agregasi trombosit lebih lanjut. Seiring dengan perkembangan penyakit, akumulasi trombosit meningkat dan banyak trabekula trombosit seperti karang terbentuk, memperlambat aliran darah, meningkatkan jumlah faktor pembekuan yang teraktivasi, meningkatkan pembentukan dan pengendapan fibrin, dan retikulasi sel darah untuk membentuk trombus. Pada tahap awal trombosis, hanya asal yang melekat pada dinding pembuluh darah, hampir mengambang dan mudah copot. Trombus kemudian menyusut, memeras serum, dan trombus menjadi struktur padat yang relatif kering. Pada awalnya trombus hanya menempel pada dinding pembuluh darah melalui fibrin, tetapi fibroblas endotel intima dengan cepat menginvasi, melumpuhkan dan memekanisasi trombus. Karena faktor pembekuan yang diaktifkan dan trombin dalam serum yang diekstrusi dari trombus, dalam kondisi tertentu gumpalan segar dapat dengan mudah diendapkan pada trombus yang mekanis atau bahkan sudah mekanis, menyebabkan trombus melebar dan meluas, akhirnya menghalangi lumen vena. Trombus juga dapat meluas secara retrograd, yang menyebabkan trombosis seluruh batang vena dalam ekstremitas bawah. Trombus menyebar dan tumbuh dan dapat berakhir kapan saja, atau dapat terus berkembang secara prograde atau retrograde. Setelah trombosis, trombus sekunder yang meluas secara proksimal dan berkembang biak secara distal secara bertahap menempel pada dinding pembuluh darah, merangsang respons inflamasi di dinding vena dan daerah perivenous, kemudian berhenti berkembang, berkembang biak dan mengalami mekanisasi fibroformatif. Jaringan granulasi baru tumbuh dari dinding pembuluh darah ke dalam trombus, secara bertahap melarutkan komponen trombotik seperti fibrin dan fragmen jaringan, menyerapnya dan akhirnya menggantinya dengan jaringan ikat mekanis. Mekanisasi biasanya dimulai 1 sampai 2 hari setelah pembentukan dan melekat lebih kuat pada dinding pembuluh dalam 3 sampai 4 hari. Trombi yang lebih besar biasanya memerlukan waktu hingga 2 minggu untuk sepenuhnya mekanis. Trombus begitu erat menyatu dengan dinding pembuluh darah sehingga tidak ada lagi risiko dislodgement. Trombus yang telah menyumbat vena memiliki kapasitas yang kuat untuk retubulasi. Selama proses mekanisasi trombus, trombus berkontraksi, menghasilkan celah antara trombus dan dinding pembuluh darah atau celah di trombus itu sendiri yang diautolisis, yang secara bertahap ditutupi oleh endotelium yang tumbuh untuk membentuk satu atau lebih lumen yang terhubung ke pembuluh darah di kedua ujungnya, sehingga memungkinkan beberapa aliran darah untuk kembali, yaitu tubulasi ulang. Retubulasi ekstensif terjadi sekitar 5-12 minggu setelah pembentukan trombus vena. Selama proses mekanisasi dan retubulasi, katup vena rusak dan kehilangan fungsi normalnya, sehingga terjadi aliran balik darah.