當人體被帶乙腦病毒的蚊蟲叮咬后，病毒經皮膚毛細血管或淋巴管至單核巨噬細胞系統進行繁殖，達到一定程度后即侵入血循環，造成病毒血癥，并侵入血管內膜及各靶器官，如中樞神經系統、肝、心、肺、腎等，引起全身性病變。發病與否主要取決于人體的免疫力及其他防御功能，如血腦屏障是否健全等。若腦部患有囊蟲病時可以促進腦炎的發生，病毒的數量及毒力對發病也能起一定作用，且對易感者臨床癥狀的輕重有密切關系。機體免疫力強時，只形成短暫的病毒血癥，病毒很快被中和及消滅，不進入中樞神經系統，表現為隱性感染或輕型病例，但可獲得終身免疫力;如受感染者免疫力低，感染的病毒量大及毒力強，則病毒可經血循環通過血腦屏障侵入中樞神經系統，利用神經細胞中的營養物質和酶在神經細胞內繁殖，引起腦實質變化。若中樞神經受損不重，則表現為一過性發熱;若受損嚴重，神經系統癥狀突出，病情亦重。

　　免疫反應參與發病機制的問題，有人認為在臨床上盡管腦炎患者有神經細胞破壞，但大多數患者能很快地幾乎完全恢復，以及在病理上表現具有特征性的血管套(vascular cuff)等，提示免疫病理是本病主要發病機制之一，有人在動物實驗上已證明這種血管周圍細胞浸潤是一種遲發性變態反應。

　　黃病毒包含有 RNA 正鏈基因組，乙腦病毒在受感染的胞質內復制，并能迅速激活核因子口腔上皮癌細胞NF- KB(口腔上皮癌細胞)，而水楊酸鹽能抑制NF- KB 的活化，并發現水楊酸鹽能抑制黃病毒復制及抑制病毒誘導的凋亡，而且這種抑制效應是劑量依賴性的。但是應用特異性NF-KB抑制劑 SN50，病毒的復制和細胞凋亡均不受影響，說明NF-KB 并不是病毒的復制與凋亡所必須的。

　　病理解剖：本病為全身性感染，但主要病變在中樞神經系統，腦組織的病理改變是由于免疫損傷所致，臨床表現類型與病理改變程度密切相關。

　　本病病變范圍較廣，從大腦到脊髓均可出現病理改變，其中以大腦、中腦、丘腦的病變最重，小腦、延腦、腦橋次之，大腦頂葉、額葉、海馬回受侵顯著，脊髓的病變最輕。

　　1.肉眼觀察

　　肉眼可見軟腦膜充血水腫、腦溝變淺、腦回變粗，可見粟粒大小半透明的軟化灶，或單個散在，或聚集成群，甚至可融合成較大的軟化灶，以頂葉和丘腦最為顯著。

　　2.顯微鏡觀察

　　(1)細胞浸潤和膠質細胞增生：腦實質中有淋巴細胞及大單核細胞浸潤，這些細胞常聚集在血管周圍，形成血管套，膠質細胞呈彌漫性增生，在炎癥的腦實質中游走，起到吞噬及修復作用，有時聚集在壞死的神經細胞周圍形成結節。

　　(2)血管病變：腦實質及腦膜血管擴張、充血，有大量漿液性滲出至血管周圍的腦組織中，形成腦水腫，血管內皮細胞腫脹、壞死、脫落，可形成栓塞，血循環受阻，局部有淤血和出血，微動脈痙攣，使腦組織微動脈供血障礙，引起神經細胞死亡。

　　(3)神經細胞病變：神經細胞變性、腫脹及壞死，尼氏小體消失，核可溶解，胞質內出現空泡，嚴重者在腦實質形成大小不等的壞死軟化灶，逐漸形成空腔或有鈣質沉著，壞死軟化灶可散在腦實質各部位，少數融合成塊狀，神經細胞病變嚴重者常不能修復而引起后遺癥。

　　本病嚴重病例常累及其他組織及器官，如肝、腎、肺間質及心肌，病變的輕重程度不一。