Los elementos de la sangre (es decir, los glóbulos rojos o hematíes, los glóbulos blancos o leucocitos y las plaquetas) se producen en la médula ósea (localizada en el interior de los huesos), a partir de las células progenitoras hemopoyéticas o células madre. La mielofibrosis es una enfermedad en la que los progenitores de la médula ósea son sustituidos por otros procedentes de una célula madre anormal, la cual, por causas que se desconocen, sufre una alteración que la hace proliferar en exceso. Como consecuencia de esta proliferación aparece una fibrosis en la médula ósea, es decir, un aumento de las fibras, lo que hace que la médula ósea vaya siendo ocupada progresivamente por un tejido parecido al de una cicatriz. La fibrosis de la médula ósea se acompaña de un crecimiento excesivo del bazo (y a menudo también del hígado), al ser invadido por progenitores de las células sanguíneas, fenómeno conocido como metaplasia mieloide. El resultado de todo este proceso es la aparición de anemia, células inmaduras circulando en la sangre y un aumento del tamaño del bazo.
Por lo general, la mielofibrosis aparece como una enfermedad nueva, en cuyo caso hablamos de mielofibrosis primaria (también conocida como mielofibrosis idiopática o mielofibrosis con metaplasia mieloide). En algunos pacientes, sin embargo, la mielofibrosis puede aparecer por evolución de otra enfermedad previa de la sangre, como la policitemia vera (enfermedad en la que existe un aumento de glóbulos rojos) o la trombocitemia esencial (caracterizada por un exceso de plaquetas), conociéndose entonces como mielofibrosis post-policitemia vera o mielofibrosis post-trombocitemia esencial. Sea primaria o no, las características de la mielofibrosis son las mismas.
La mielofibrosis afecta por lo general a personas de más de 60 años. No obstante, una cuarta parte de los pacientes están por debajo de esa edad e incluso existen algunos pacientes jóvenes.