肉眼觀，腦脊膜血管高度擴張充血，病變嚴重的區(qū)域，蛛網(wǎng)膜下腔充滿灰黃色膿性滲出物，覆蓋著腦溝腦回，以致結(jié)構(gòu)模糊不清，邊緣病變較輕的區(qū)域，可見膿性滲出物沿血管分布。在滲出物較少的區(qū)域，軟腦膜往往略帶混濁。膿性滲出物可累及大腦凸面矢狀竇附近或腦底部視神經(jīng)交叉及鄰近各池。由于炎性滲出物的阻塞，使腦脊液循環(huán)發(fā)生障礙，可引起不同程度的腦室擴張。

鏡下，蛛網(wǎng)膜血管高度擴張充血，蛛網(wǎng)膜下腔增寬，其中有大量中性粒細胞及纖維蛋白滲出和少量單核細胞、淋巴細胞浸潤。用革蘭染色，在細胞內(nèi)外均可找到致病菌。腦膜及腦室附近腦組織小血管周圍可見少量中性粒細胞浸潤。病變嚴重者，動、靜脈管壁可受累并進而發(fā)生脈管炎和血栓形成，從而導致腦實質(zhì)的出血性梗死。