卵巢小细胞癌很可能起源于卵巢体腔上皮、生殖细胞和性索间质这三类常见卵巢肿瘤中的一类。卵巢小细胞癌与这三类肿瘤虽有明显的不同，但也都有相似之处。
在常见上皮性肿瘤分化差的地方可有类似卵巢小细胞癌的未分化细胞，但在卵巢小细胞癌未见有向浆液性、黏液性、子宫内膜样、移行细胞分化的任何迹象。在免疫组化研究方面，所有的上皮性肿瘤均对上皮性肿瘤相关抗原染色阳性，而小细胞癌中也有1/3的肿瘤阳性。
曾认为本瘤由生殖细胞起源的可能性大，除其发病年龄类似生殖细胞肿瘤外，还在光镜、电镜下发现细胞外基底膜样物质及细胞内玻璃小体，颇似卵黄囊的结构。但据后来观察，所谓的基底膜样物质可以在多种类型的肿瘤中存在，玻璃样小体染色的强度和性质都与卵黄囊瘤不同。血清甲胎蛋白(AFP)及绒毛膜促性腺激素(HCG)皆阴性。临床上还注意到对生殖细胞敏感的化疗药对卵巢小细胞癌无效。
性索-间质肿瘤的发病年龄分布广，一半见于绝经以后。幼年型颗粒细胞瘤的发病年龄较本瘤还早，平均13岁，44％不到10岁。绝大多数颗粒细胞瘤分泌雌激素，有女性化作用，可引起性早熟、不规则阴道出血、绝经后出血，不伴有高钙血症；而本瘤无雌激素作用，常伴有高钙血症，两者组织学相像，卵巢小细胞癌的细胞可排列成类似颗粒细胞瘤的滤泡样结构，容易混淆。
