疫咳桿菌侵犯鼻咽、喉、氣管、支氣管黏膜，可見黏膜充血、上皮細胞的基底部有多核白細胞、單核細胞浸潤及部分細胞壞死。支氣管及肺泡周圍間質除炎癥浸潤外，可見上皮細胞胞質空泡形成，甚至核膜破裂溶解、壞死、脫落，但極少波及肺泡，若分泌物阻塞可引起肺不張、支氣管擴張。有繼發感染者，易發生支氣管肺炎，有時可有間質性肺炎。若發生疫咳腦病，鏡檢或肉眼可見腦組織充血水腫、點狀出血、皮質萎縮、神經細胞變性、腦水腫等改變。此時常可見到肝臟脂肪浸潤等變化。
