HCV进入体内之后，引起病毒血症。血浆中HCV浓度约为100—100000000/ml。病毒血症间断地出现于整个病程。在第一周即可从血液或肝组织中用PCR法检出HCV RNA。第2周开始，可检出抗HCV。少部分病例感染3个月后才检测到抗HCV。由于缺乏适当的细胞培养体系，HCV致病机制方面的研究受到一定限制。目前研究认为HCV致肝细胞损伤有下列因素的参与，其中免疫应答起着更重要的作用。（1）HCV直接杀伤作用：HCV在肝细胞内复制干扰细胞内大分子的合成，增加溶酶体膜的通透性而引起细胞病变；另外，HCV表达产物（蛋白）对肝细胞有毒性作用，在体外表达HCV某些蛋白（如包膜蛋白）时，发现它们对宿主菌或细胞有毒性作用。（2）宿主免疫因素已证实肝组织内存在HCV特异细胞毒性淋巴细胞（CD8＋T细胞），可攻击HCV感染的肝细胞。另外，CD4＋Th细胞被致敏后分泌的细胞因子，在协助清除HCV的同时，也导致了免疫损伤。（3）自身免疫，HCV感染者常伴有自身免疫改变，如胆管病理损伤与自身免疫性肝炎相似；常合并自身免疫性疾病，血清中可检出多种自身抗体，如抗核抗体、抗平滑肌抗体、抗单链DNA抗体、抗线粒体抗体等，均提示自身免疫机制的参与。（4）细胞凋亡：正常人肝组织内无Fas分子的表达HCV感染肝细胞内有较大量的Fas表达，同时，HCV可激活CTLFasL五，Fas和FasL是诱导细胞凋灭亡的膜蛋白分子，二者结合导致细胞凋亡。

HCV感染后易慢性化，超过50％的HCV感染者转为慢性化的可能原因主要有：（1）HCV的高度变异性。HCV在复制过程中由于所依赖之RNA的RNA聚合酶缺乏校正功能，在HCV RNA的复制过程中容易出现错误；同时由于机体免疫压力使HCV不断发生变异，甚至在同一个体出现变种毒株，病毒即以此来逃避宿主机体的免疫监视，导致慢性化；（2）HCV对肝外细胞的泛嗜性。特别是存在于外周血单核细胞（PBMC）中的HCV，成为反复感染肝细胞的来源；（3）HCV在血液中滴度低，免疫原性弱，机体对其免疫应答水平低下，甚至产生免疫耐受，造成病毒持续感染。 HCV与HCC的关系也很密切。但HCV与HBV不同，它不经过与肝细胞染色体整合的过程。从HCV感染到HCC的发生通常要通过慢性肝炎和肝硬化的阶段。现在认为，慢性炎症导致肝细胞不断的破坏和再生是HCC发生的重要因素。