登革病毒经伊蚊叮咬进入人体后在毛细血管内皮细胞和单核巨噬细胞系统内复制，然后进入血液循环，形成第一次病毒血症，定位于单核巨噬细胞系统和淋巴组织中的登革病毒继续进行复制，再次释入血流形成第二次病毒血症，并引起临床症状与体征，机体产生的抗登革病毒抗体与登革病毒形成免疫复合物，激活补体系统，导致血管的通透性增加，亦可导致血管水肿和破裂，登革病毒的复制可抑制骨髓中白细胞和血小板的再生，导致白细胞，血小板减少和出血倾向。
病理改变表现为肝，肾，心和脑等器官的退行性变，出现心内膜，心包，胸膜，腹膜，胃肠黏膜，肌肉，皮肤及中枢神经系统不同程度的水肿和出血，皮疹活检可见小血管内皮细胞肿胀，血管周围水肿及单核细胞浸润，瘀斑中有广泛性血管外溢血，脑膜脑炎型患者可见蛛网膜下腔和脑实质灶性出血，脑水肿及脑软化，重型患者可有肝小叶中央灶性坏死及淤胆，小叶性肺炎和间质性肺炎等。