Patofisiologi tarsal tunnel syndrome, atau sindrom terowongan tarsal,  adalah karena kompresi nervus tibialis posterior, serta insufisiensi arteri tibialis posterior yang menyebabkan iskemia pada nervus tibialis. Beberapa kasus didahului oleh trauma pada ekstremitas bawah.[2,5]

Nervus tibialis posterior berjalan di belakang ekstremitas, melewati otot flexor digitorum longus dan flexor hallucis longus, ke bawah dan medial hingga posteromedial pergelangan kaki, di tengah antara malleolus medial dan tuberkulum medial kalkaneus. Kemudian bercabang di terowongan tarsal membentuk nervus plantar medial dan lateral. Namun, 5% orang mempunyai percabangan sebelum terowongan tarsal. Terowongan tarsal merupakan ruang fibro-osseous sempit yang terletak di belakang dari malleolus medial. Ruang ini dibatasi oleh malleolus medial pada anterosuperior, serta oleh talus posterior dan kalkaneus pada arah lateral. Retinakulum fleksor yang memanjang dari malleolus medial ke kalkaneus medial berfungsi menahan pada struktur medialnya.[1,5]

Pada terowongan tarsal, nervus tibialis posterior bercabang tiga, yaitu plantar lateral, plantar medial, dan kalkaneus. Kompresi dapat terjadi baik pada proksimal maupun distal nervus tibialis posterior. Kompresi pada bagian proksimal dapat mempengaruhi nervus tibialis, sedangkan pada distal hanya mempengaruhi cabang nervus tibialis posterior.