结核病的病原菌是结核杆菌，对人致病的主要类型为人型和牛型。结核杆菌含有脂质、蛋白和多糖类三种成分：①脂质：特别是脂质中的糖脂更为重要。糖脂的衍生物之一称索状因子（cord factor），能使结核杆菌在培养基上生长时呈蜿蜒索状排列。这种形式生长的结核杆菌在动物体内具有毒力。另一种糖脂为蜡质D（wax D），将其与结核菌体蛋白一起注入动物体内，能引起强烈的变态反应，造成机体的损伤。此外，磷脂还能使炎症灶中的巨噬细胞转变为类上皮细胞，从而形成结核结节。脂质除可能与毒力有关外，还可保护菌体不易被巨噬细胞消化。②蛋白：具有抗原性，与蜡质D结合后能使机体发生变态反应，引起组织坏死和全身中毒症状，并在形成结核结节中发挥一定的作用。③多糖类：可引起局部中性粒细胞浸润，并可作为半抗原参与免疫反应。

结核病主要经呼吸道传染。肺结核（主要是空洞型肺结核）病人在谈话、咳嗽和喷嚏时，从呼吸道排出大量带菌微滴（每个滴可含10～20个细菌）。吸进这些带菌的微滴即可造成感染。少数病人可因食入带菌的食物经消化道感染。细菌经皮肤伤口感染者极少见。

结核病的发生和发展取决于很多因素，其中最重要的是感染的菌量及其毒力的大小和机体的反应性（免疫反应或变态反应）。后者在结核病的发病学上起着特别重要的作用。

目前一般认为，结核病的免疫反应以细胞免疫为主，即T细胞起主要作用。它在受到结核菌的抗原刺激后可转化为致敏的淋巴细胞。当再次与结核杆菌相遇时，致敏的淋巴细胞可很快分裂、增殖，并释放出各种淋巴因子，如巨噬细胞趋化因子、集聚因子、移动抑制因子和激活因子等。这些因子可使巨噬细胞移向结核杆菌，并聚集于该处不再移动，这样就能把结核杆菌限制在局部不致扩散。同时还激活了巨噬细胞，使巨噬细胞体积增大，伪足形成活跃，溶酶体含量增加，细胞内pH下降等。这些改变有助于使吞入的细菌更易被水解、消化和杀灭。此外，激活后的T细胞还可释放其他淋巴因子，加强这一免疫反应，如结核杆菌的生长抑制因子能通过巨噬细胞特异性地抑制细胞内结核杆菌的繁殖而获得免疫。结核结节的形成就是上述各种反应的具体形态学表现。

结核病时发生的变态反应属于IV型（迟发性）变态反应。结核菌素试验就是这种反应的表现，本质上亦为细胞免疫反应。

结核病免疫反应和变态反应常同时发生并相伴出现，但两者关系如何及其对结核病的发生、发展有何影响等问题，长期来尚未解决。在结核病的诊断方面，基因诊断作为结核菌的非培养诊断技术是近年来结核病快速诊断的一项重大突破。它乃借分析结核菌的遗传物质核酸而特异，敏感、快速地检测和鉴定结核杆菌。目前用于结核菌检测和鉴定的基因诊断方法有基因探针技术、染色体指纹技术和PCR技术。