结膜囊分泌物细胞学检查可发现与过敏因素有关的嗜酸性粒细胞增多。
巨大的乳头被覆以增厚的、不规则且有许多隐窝的结膜上皮细胞。在许多病例可以观察到表层上皮糜烂和相应的荧光素染色。电镜下，可见上皮细胞大小各异，失去正常的多角形态。其表面的微绒毛呈扁平、簇状和分枝状。巨乳头性结膜炎的黏液分泌增加与乳头表面杯状细胞密度的增加无关，而与覆盖乳头表面的结膜表面积的增大有关。在乳头间的隐窝内常含有大量的非杯状细胞的黏液分泌细胞。这些细胞的分泌泡明显增加。巨乳头性结膜炎的典型特征是结膜实质层发生嗜酸性粒细胞、肥大细胞、嗜碱性粒细胞、淋巴细胞和浆细胞浸润。但是，在结膜上皮层内并不常见嗜酸性粒细胞、肥大细胞和嗜碱性粒细胞。