狂犬病病毒進入人體後首先侵染肌細胞, 在肌細胞中渡過潛伏期, 後通過肌細胞和神經細胞之間的乙醯膽鹼受體進入神經細胞, 然後沿著相同的通路進入脊髓, 進而入腦, 並不延血液擴散。 病毒在腦內感染海馬區、小腦、腦幹乃至整個中樞神經系統, 並在灰質大量複製, 延神經下行到達唾液腺、角膜、鼻粘膜、肺、皮膚等部位。 狂犬病病毒對宿主主要的損害來自內基小體, 即為其廢棄的蛋白質外殼在細胞內聚集形成的嗜酸性顆粒, 內基小體廣泛分佈在患者的中樞神經細胞中, 也是本疾病實驗室診斷的一個指標。
鏡下腦實質有非特異的神經細胞變性與炎性細胞浸潤。 而具特徵性的病變是嗜酸性包涵體, 稱為內基氏小體。 內基小體是指具診斷意義的病人腦組織內嗜酸性包涵體, 為狂犬病毒的菌落, 呈圓形或橢圓形, 染色後呈櫻桃紅色, 直徑約3~10nm, 邊緣整齊, 內有1~2個狀似細胞核的小點, 最常見於海馬及小腦浦肯野組織的神經細胞中;亦可在大腦皮層的錐細胞層、脊髓神經細胞、後角神經節、視網膜神經細胞層、交感神經節等處檢出。
唾液腺腫脹, 質柔軟, 腺泡細胞明顯變性, 腺組織周圍有單核細胞浸潤。 胰腺腺泡和上皮、胃粘膜壁細胞、腎上腺髓質細胞、腎小管上皮細胞等均可呈急性變性。