沙眼衣原體易侵犯柱狀上皮細胞如尿道、子宮頸內膜、子宮內膜、輸卵管皺襞上皮、眼、鼻咽及直腸黏膜并引起病變，不侵犯陰道扁平上皮，故感染后僅寄生于陰道但不引起陰道炎。一般急性感染時機體反應輕微常無癥狀而臨床無急性期。除衣原體本身引起病變外，機體免疫反應亦參與發病，衣原體膜上的LPS可誘發機體免疫反應，其代謝產物亦可引起機體的變態反應，但由于病原體寄生于細胞內可逃避免疫防衛作用。病原體在細胞內持續感染及繁殖，并不斷感染新的細胞，造成人體內反復持續感染。急性感染時局部主要是中性多核細胞反應，慢性或再感染則引起單核細胞反應。長期反復的炎癥病變，加之機體的免疫反應，可導致瘢痕形成。
