當人體被帶病毒的蚊蟲叮蛟後， 病毒即進入血循環中。 發病與否， 一方面取決於病毒的毒力與數量， 另一方面取決於機體的反應性及防禦機能。 當人體抗體病能力強時， 病毒即被消滅。 如人體抵抗力降低， 而感染病毒量大， 毒力強時， 病毒經血循環可突破血腦屏障侵入中樞神經系統， 並在神經細胞內複製增殖， 導致中樞神經系統廣泛病變。
不同的神經細胞對病毒感受不同， 以及腦組織在高度炎症時引起的缺氧、缺血、營養障礙等， 造成中樞病變部位不平衡， 如腦膜病變較輕， 腦實質病變較重；間腦、中腦病變重，
注射百日咳菌苗或患腦囊蟲病者乙腦發病率明顯高， 可能系血腦屏障被破壞之故。 病變廣泛存在於大腦及脊髓， 但主要位於腦部， 且一般以間腦、中腦等處病變為著。 肉眼觀察可見軟腦膜大小血管高度擴張與充血， 腦的切面上可見灰質與白質中的血管高度充血、水腫， 有時見粟粒或米粒大小的軟化壞死灶。 顯微鏡下可見：
血管病變腦內血管擴張、充血、小血管內皮細胞腫脹、壞死、脫落。 血管周圍環狀出血， 重者有小動脈血栓形成及纖維蛋白沉著。 血管周圍有淋巴細胞和單核細胞浸潤， 可形成“血管套”。
神經細胞變性、腫脹與壞死
神經細胞變性， 胞核溶解， 細胞漿虎斑消失， 重者呈大小不等點、片狀神經細胞溶解壞死形成軟化灶。
主要是小膠質細胞增生， 呈彌漫性或灶性分存在血管旁或壞死崩解的神經細胞附近。
由於以上病變的程度及分佈各不相同， 故在臨床上神經症狀表現極不一致。
