脊柱側凸的病理改變， 並不局限於椎骨。 它可累及椎旁、椎間組織， 肋骨、胸廓、椎管及心肺等臟器的改變。 不同的病因， 不同的程度， 其病理改變亦各不完全相同， 現將相同的病理改變分述如下：
1.椎骨的改變 椎骨的畸形是脊柱側凸的基本病理改變， 除先天性側凸外， 側凸患者常隨側凸的加重而產生椎體兩側或椎體前後的高度不等， 即楔形改變， 左右楔變形成側凸， 前後楔變， 常常是前側高度減少， 造成後凸， 若兩者合併存在則形成側後凸。 椎體兩側不對稱， 凸側增大， 凸側椎弓根增粗增長， 同側的橫突隆起，
2.肋骨與胸廓的改變 隨著椎骨的旋轉， 肋骨產生一側隆起， 一側平陷， 凸側的肋椎角變銳， 而凹側的肋椎角增大， 凸側肋間隙變寬， 凹側肋間隙變窄。 由於凸側肋骨隆起， 肋骨角度變小， 因而胸廓畸形， 凸側胸腔變窄。 肋骨本身也常由扁平形改變為三角形。
3.椎間盤改變 椎間盤的形態隨著椎體的楔變而楔變。 在凸側椎間盤增厚， 纖維環層次增多， 而凹側間盤變矮， 纖維環變薄， 而髓核移向凸側。 儘管椎間盤在顯微鏡下改變不大， 但文獻報告側凸患者椎間盤中氨基乙糖含量明顯減少。 相反， 酸性磷酯酶含量增加。
4.椎管的改變 由於脊柱側凸， 生理曲線消失， 椎管變形， 使脊髓及神經根弛張不一， 脊髓偏離椎管中央， 常偏向凹側， 緊貼凹側椎弓根旁， 因而畸形加重， 可產生脊髓受壓或神經根牽拉。
5.椎旁肌改變 脊柱側凸患者常伴有椎旁肌萎縮， 兩側不等， 凹側更為明顯。 在顯微鏡下觀察， 有些肌肉有變性， 橫紋消失， 肌核減少， 間隙纖維增生。 有些學者發現側凸患者的椎旁肌部分肌梭結構發生改變， 在側凸角度大於50°者更為明顯。 有些學者認為特發性脊柱側凸是肌源性的。
6.胸腔內臟改變 主要是肺臟和心臟的功能改變， 由於脊柱側凸， 椎體旋轉， 引起胸廓畸形及呼吸肌疲勞， 肺擴張相應受限。