Ilizarov及团队自于20世纪50年代起，从动物实验、生物学、组织学、工程力学及临床等角度对骨牵拉再生的骨愈合机制进行了全面系统的研究，创建了Ilizarov理论体系，并提出了张力-应力原则（law of tension-stress），即“生物组织（包括骨组织、肌腱、血管神经结构）在生理限度内通过持续、稳定、缓慢牵拉应力的作用能够激活细胞分裂、生长活跃和组织再生的能力，从而可修复肢体的各种短缩和缺损”。“张力-应力原则”为Ilizarov理论体系的核心基础。

骨延长（bone lenthening）是单纯牵拉成骨，即骨组织在慢性牵拉作用下表现出极高的再生、发育和修复能力，从而促进骨组织的再生。组织学上表现为血管内皮细胞向多形态间充质细胞移行，最终演变为成骨细胞。骨延长的治疗目的是恢复肢体的长度。

骨搬移（bone transport）遵循组织再生的张力-应力法则，是牵拉力（张应力）和压缩力（压应力）共同作用产生的生物学效应，即在骨缺损的近端或远端具有活性的骨段上进行保留骨膜和骨髓的微创截骨，将骨段截断成一段或两段（单平面截骨或双平面截骨），通过环形外固定架按照每天1mm的速度将有生物活性的骨块逐渐向骨缺损的方向搬移、靠近。这样，通过牵拉力促进截骨处（再生区）骨膜内新骨生成，骨缺损区随着活性骨块的搬移而使骨缺损长度逐渐被压缩，直至两侧骨断端对接，形成“对接点”，对接点内的压缩力使骨组织发生转化和愈合，从而达到修复骨缺损的目的。与骨延长不同的是，骨搬移的过程中肢体的长度未发生改变。