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，脊髓病變輕。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、中腦等處病變爲著。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竈。顯微鏡下可見：
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竈。壞死細胞周圍常有小膠質細胞圍繞並有中性粒細胞浸潤形成噬神經細胞現象（neuronophagia）。腦實質腫脹。軟化竈形成後可發生鈣化或形成空洞。
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着。血管周圍有淋巴細胞和單核細胞浸潤，可形成“血管套”。
膠質細胞增生
主要是小膠質細胞增生，呈瀰漫性或竈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，故在臨牀上神經症狀表現極不一致。
流行性乙型腦炎發病的時間和症狀
1、有明顯的季節性，主要在7～9三個月內，患者多爲兒童及青少年；
2、發病急驟，突然發熱、頭痛、嘔吐、意識障礙，且在2～3天后逐漸加重，重症患者可迅速出現昏迷、抽搐、吞嚥困難及呼吸衰竭等表現；
3、早期常無明顯體徵，2～3天后常見腦膜刺激徵、腹壁反射、提睾反射消失、巴賓斯基徵陽性、四肢肌張力增高等即應考慮本病。
