本病可累及脊髓的任何節段，以胸髓（T3－5）最常見，其次為頸髓和腰髓。急性橫貫性脊髓炎通常局限于1個脊椎節段，多灶融合或脊髓多個節段散在病灶較少見；脊髓內如有2個以上散在病灶稱為播散性脊髓炎。肉眼可見受損節段脊髓腫脹、質地變軟、軟脊膜充血或有炎性充血，血管周圍炎性細胞侵潤，以淋巴細胞和漿細胞為主，灰質內神經細胞腫脹、破裂和消失，尼氏體溶解，白質髓鞘脫失和軸突變性，病灶中可見膠質細胞增生。
