蛔蟲鉆入膽道時引起Oddi括約肌的強烈痙攣而出現典型的膽絞痛。隨著蛔蟲的進入，腸道細菌，主要是革蘭陰性桿菌和厭氧菌被帶入膽道可引起急性化膿性膽管炎，甚至感染向上蔓延導致毛細膽管性肝炎或肝膿腫。同時因蛔蟲刺激Oddi括約肌痙攣，膽道開口阻塞，帶菌膽汁逆流進入胰管，或者蟲體直接阻塞胰管開口而誘發急性胰腺炎。當感染累及肝臟和肝內膽管，可侵蝕匯管區血管而導致膽道出血。由于蛔蟲體光滑呈圓柱形，且不斷蠕動，故膽管阻塞多不完全，發生阻塞性黃疸比較少見。但是蛔蟲殘骸和蟲卵可以成為結石的核心，文獻報道蛔蟲殘片或蟲卵為結石核心者占膽結石的36.5%～65.5%，可見膽道蛔蟲是肝膽管結石的重要成因之一。
肝蛔蟲病的病理改變主要是蛔蟲性肝膿腫和肝蛔蟲卵性肉芽腫。蛔蟲性肝膿腫是蛔蟲上行穿破肝內膽管所致，可為單發或多發，膿腫內含有蛔蟲殘骸和蟲卵是其特點。肝膿腫可向腹腔穿破致彌漫性腹膜炎；亦可向胸腔穿破致右側膿胸。膿腫內壞死肝組織和蟲卵尚可流入肝靜脈引起肝靜脈炎癥及血栓形成，甚至經右心入肺，引起肺梗死及化膿癥狀。肝蛔蟲性肉芽腫系雌蛔蟲侵入肝內，大量產卵所致，早期為嗜酸性膿腫，以后形成肉芽腫。文獻有肝蛔蟲性肉芽腫引起膽道大出血的報道。此外，蛔蟲嵌塞肝內膽管可導致相應區域的肝壞死以及后期的局限性肝纖維化病變。