隐孢子虫的致病机制尚未确定,推测是多种因素共同作用的结果。虫体寄生在肠年末表面,破坏了肠绒毛正常的功能引起小肠的消化和吸收障碍,结肠对水、电解质重洗手失调导致腹泻。虫体对肠绒毛破坏还可引起肠道细菌的大量繁殖,虫体产生的毒素、肠道内双糖酶和其他粘膜酶的丢失与减少,脂肪消化吸收障碍等,都是造成病人严重腹泻的原因。 隐孢子虫主要寄生在小肠上皮细胞的刷状缘。
空肠近段是虫体最多的肠断,严重者可播散到整个消化道,甚至呼吸道、胆道或胰腺亦受累。免疫功能健全的人群常仅局限于肠道。一般肉眼病理检查病变不明显,但在免疫缺陷病人作病理活检或尸检时,从食道到直肠和呼吸道与肝胆道均能发现隐孢子虫。镜下所见病变区小肠绒毛萎缩或消失,隐窝上皮细胞增大隐被窝变深。小肠粘膜上皮细胞低平,绒毛上皮细胞建和粘膜固有层均可见淋巴细胞、中性粒细胞、浆细胞核巨噬细胞浸润。有时胆道、胰腺、器官、肺上皮细胞亦可累及。