脊髓灰質炎病毒是視神經病毒,主要侵犯中樞神經系統的運動神經細胞,以脊髓前角運動神經元損害為主,尤其是頸段和腰段受損多見,腦干及其他部位受累次之。病灶的特點是多發,散在,而且不對稱,推薦神經細胞胞質內染色體溶解,周圍組織充血水腫和血管周圍細胞浸潤,早期病變呈可逆性,病變嚴重者則因神經細胞壞死斑痕形成而造成持久性癱瘓。
偶爾可見局灶性心肌炎,間質性肺炎,肝腎等其他臟器的病變。脊髓灰質炎可以發生一些并發癥,呼吸肌麻痹者可以繼發吸入性肺炎,肺不張,尿潴留,易并發尿路感染,長期臥床可導致褥瘡,肌萎縮,骨質脫鈣,尿路結石和腎衰竭等。