肺曲菌病的主要致病菌為煙曲菌，部分致病菌有黃曲菌、棒狀曲菌、土曲菌、黑曲菌、構巢曲菌及花斑曲菌等。本病大多數為繼發感染，原發者罕見。本病在臨床上分為曲菌球、變態反應性支氣管肺曲菌病（ABPA）和侵入性肺曲菌病（IPA）等三種類型。
最常見的類型是曲菌球。曲菌常寄生于肺結核、肺癌、支氣管肺囊腫及結節病等慢性肺部疾病所形成的空腔內。空洞壁和肺組織的周圍部分被破壞，肺泡內有嗜酸性無定形物質、紅細胞、黃褐色球狀物、有隔分支菌絲體、慢性炎細胞浸潤和增生的小動、靜脈，呈瘤樣擴張，無菌絲侵入。ABPA由Ⅰ型和Ⅲ型變態反應的聯合作用所致。吸入的短鏈曲菌孢子存在支氣管分泌黏液中，形成菌絲體；其抗原與IgE致敏與肥大細胞發生特異性結合，釋放介質，導致支氣管痙攣。此外，曲菌抗原與IgG抗體結合形成免疫復合物，在補體參與下導致支氣管破壞、擴張和肺纖維化。IPA見于慢性消耗性疾病、免疫功能降低、菌群失調的患者中。寄生在上呼吸道內的曲菌侵入肺組織，形成多發性膿腫或肉芽腫，病灶邊緣有小動脈栓塞。曲菌侵經肺血管導致血行播散，可累及全身其他臟器。