骨骼分为长骨、短骨、扁骨和不规则骨，因为长骨发挥着主要的机体支持功能，同时衰老过程中出现的骨质疏松症状也最为明显，所以被多数研究作为研究骨衰老的模型。长骨包括皮质骨和松质骨两部分，皮质骨主要位于骨外侧，外附骨外膜，主要由骨基质与包裹其中的骨细胞组成。其最典型的结构式为哈佛氏系统。松质骨则位于皮质骨内，集中于长骨两端，为网状的梁状和片状结构组成，类似蜂窝状。松质骨改建频繁，也是骨衰老过程中最早出现骨吸收的部分。

在骨衰老过程中，最初出现的是松质骨骨小梁数量和体积减少，松质骨密度也随之下降;随后皮质骨也出现厚度减小，密度降低。骨密度降低的同时，骨的力学性能也随之下降。

男性和女性的骨衰老过程存在一定差异。女性在绝经期后全身雌激素水平会出现显著的下降，而雌激素对于骨骼系统具有重要的保护作用。所以女性绝经期后破骨细胞功能被异常激活，导致骨吸收水平超过骨形成水平，成骨/破骨平衡向破骨倾斜，导致骨小梁快速减少，骨密度迅速下降，直至绝经后10年骨密度降低速率才逐渐减缓。而男性则表现为从成年期之后便出现缓慢的骨密度下降，并持续至老年。

女性绝经后骨质疏松与男性原发性骨质疏松的病理变化过程不同。绝经后骨质疏松的早期，主要是由于破骨细胞的异常激活所导致，表现为骨吸收的异常升高，同时由于破骨活动的反馈作用，骨形成作用也随之升高，总体呈高骨转换率的状态。但因为骨吸收强于骨形成，最终骨量还是逐渐减少。在显微镜下，可以看到骨小梁明显减少，其中破骨细胞数量和骨吸收陷窝数量增加明显，成骨细胞略有增多。骨钙黄绿素染色显示骨形成有一定增加。血清学检测中骨吸收指标和骨形成指标均有明显的上升。而到了绝经后骨质疏松晚期，破骨活动逐渐下降，同时成骨活动也下降，呈现为低转换率的状态。光镜下可见骨小梁吸收明显，骨小梁周围的破骨细胞、骨吸收陷窝成骨细胞数量均有明显减少。