如果把大腦想成是一顆球，那么在靠近球心的部位 (也就是大腦的深部)，有個由眾多神經細胞組成的構造叫基底核 (basal ganglia)。它與大腦的運動、情緒、學習、記憶功能有密不可分的關系。就運動功能而言，基底核扮演著大腦秘書的角色，將大腦發出的命令先行處理、修飾過，再把這個命令傳回大腦負責運動的部位，然后才把指令傳送到身體各處肌肉，指揮我們的一舉一動。
亨廷頓病患者體內的異常亨廷頓蛋白首先會影響其腦內的基底核，使得基底核無法修飾或抑制大腦的指令，于是全身肌肉便不受控制地運動，表現為舞蹈樣動作。到了疾病的晚期，連負責下達指令的大腦表層也會逐漸死亡，屆時病人可能失去所有行動能力，并出現認知功能下降甚至癡呆。
亨廷頓病患者主要病理改變為基底節區萎縮，其中以尾狀核最為明顯，殼核和蒼白球也有不同程度的萎縮。神經元缺失主要見于基底節區，其中尾狀核和殼核的神經元功能障礙與舞蹈樣動作有關，皮質神經元缺失可能與癡呆有關。