病毒通過蜱的叮咬森林腦炎病毒進入人體, 在接觸局部淋巴結或單核-巨噬細胞後, 病毒包膜E蛋白與細胞表面受體相結合, 然後融合而穿入細胞內, 病毒在淋巴結和單核巨噬細胞系統內進行複製。 複製的病毒不斷釋放而感染肝、脾等臟器。 感染後3~7天, 複製的病毒大量釋放至血液中形成病毒血症, 可表現病毒血症症狀, 病毒隨血流進腦毛細血管, 最後侵入神經細胞, 亦可通過淋巴及神經途徑抵達中樞神經系統, 產生廣泛性炎症改變, 臨床上表現為明顯的腦炎症狀。
蜱傳腦炎病毒侵入人體後是否發病,
森林腦炎病理改變廣泛, 大腦半球灰質、白質及腦膜均可累及, 脊髓頸段、腦橋、中腦及基底神經節病變常較為嚴重, 這是因為血管分佈特別多的網狀結構中病毒特別多之故。 與乙型腦炎不同, 本病脊髓亦有明顯損害, 頸段比胸、腰段重, 灰質比白質重。 腦及脊髓病變主要為炎性滲出性病變, 表現為出血、充血、血管周圍淋巴細胞套狀浸潤, 神經細胞變性、壞死及神經膠質細胞增生, 亦可出現退行性病變。 體內臟器肝、腎、心、肺均可出現滲出性和退行性病變。