(一)发病原因
乙脑病毒属于黄病毒科(Flaviviridae)病毒直径40nm，核心30nm，成20面体结构，呈球形，电镜下见此病毒含有正链单股RNA大约由10.9kb组成，RNA包装于单股多肽的核壳C中，包膜中有糖基化蛋白E和非糖基化蛋白M。E蛋白是主要抗原成分，它具有特异性的中和及血凝抑制抗原决定簇，M和C蛋白虽然也有抗原性，但在致病机制方面不起重要作用。病毒分子量为4.2×106。用聚丙酰胺电泳分析乙脑病毒颗粒，发现至少有三种结构蛋白——V1、V2和V3，其分子量分别为9.6×10^3、10.6×10^3和58×10^3。V3为主要结构蛋白，至少含有六个抗原决定簇。乙脑病毒为嗜神经病毒，在胞质内繁殖，对温度、乙醚、氯仿、蛋白酶、胆汁及酸类均敏感，高温100℃2min或56℃30min即可灭活，对低温和干燥的抵抗力大，用冰冻干燥法在4℃冰箱中可保存数年，病毒可在小白鼠脑内传代，在鸡胚、猴肾及Hela细胞中生长及繁殖，在蚊体内繁殖的适宜温度是25～30℃，已知自然界中存在着不同毒力的乙脑病毒，而且毒力受到外界多种因素的影响可发生变化。
乙脑病毒的抗原性比较稳定，除株特异性抗原外，还具有一个以上的交叉抗原，在补体结合试验或血凝抑制试验中与其他B组虫媒病毒出现交叉反应。中和试验具有较高的特异性，常用于组内各病毒以及乙脑病毒各株的鉴别。
另外，根据本病的发病季节和临床特点，中医学认为本病的主要原因是外感暑热疫疠之邪侵袭人体所致，由于受邪的浅深和个体抗病能力的差异，因而临床反映的病情有轻、重及险恶的区别。暑邪虽属温病范围，但与一般温病的传变规律有所不同。乙脑的发病，尤其是重型病例，来势急剧，有“小儿暑温一经发热，即见猝然惊厥”的特点，因而卫、气、营、血各阶段之间的传变界限有时很难分辨。暑为阳邪，易化火动风(高热抽风)，风动生痰(抽风昏迷及痰堵咽喉)。痰盛生惊(痰堵气道，促使抽风)，故“热”、“痰”、“风”三者是互相联系，互为因果的病理转归，临床即出现高热、抽风、昏迷等一系列症状，甚则可致正气内损，正不胜邪，而发生“内闭外脱”的危象。暑多夹湿，故早期阶段的某些病例中，由于暑湿郁阻，而见头痛如裹，身热不扬，胸闷呕恶，神萎嗜睡等湿伏热郁的证候。在疾病后期，由于暑邪伤气、伤阻，筋脉失养，或因余热未清，风、痰留阻络道而产生不规则发热、震颤、失语、痴呆、吞咽困难、四肢痉挛性瘫痪等症状。少数重症病例，因在病程中气、阴耗损，脏腑、经络功能未能及时恢复，可留下后遗症。
(二)发病机制
当人体被带乙脑病毒的蚊虫叮咬后，病毒经皮肤毛细血管或淋巴管至单核巨噬细胞系统进行繁殖，达到一定程度后即侵入血循环，造成病毒血症，并侵入血管内膜及各靶器官，如中枢神经系统、肝、心、肺、肾等，引起全身性病变。发病与否主要取决于人体的免疫力及其他防御功能，如血脑屏障是否健全等。若脑部患有囊虫病时可以促进脑炎的发生，病毒的数量及毒力对发病也能起一定作用，且对易感者临床症状的轻重有密切关系。机体免疫力强时，只形成短暂的病毒血症，病毒很快被中和及消灭，不进入中枢神经系统，表现为隐性感染或轻型病例，但可获得终身免疫力;如受感染者免疫力低，感染的病毒量大及毒力强，则病毒可经血循环通过血脑屏障侵入中枢神经系统，利用神经细胞中的营养物质和酶在神经细胞内繁殖，引起脑实质变化。若中枢神经受损不重，则表现为一过性发热;若受损严重，神经系统症状突出，病情亦重。
免疫反应参与发病机制的问题，有人认为在临床上尽管脑炎患者有神经细胞破坏，但大多数患者能很快地几乎完全恢复，以及在病理上表现具有特征性的血管套(vascularcuff)等，提示免疫病理是本病主要发病机制之一，有人在动物实验上已证明这种血管周围细胞浸润是一种迟发性变态反应。亦有人报道，乙脑急性期循环免疫复合物(CIC)阳性率为64.64%，IgG含量升高，恢复期CIC为42.62%，IgG下降。CIC阳性患者并伴有C3消耗，说明乙脑的发病机制有免疫复合物参与。有尸解报道可在脑组织内检出IgM、C3、C4，同时在血管套及脑实质炎性病灶中可见CD3、CD4、CD9标记细胞，提出可能有细胞介导免疫和部分体液免疫参与发病机制。
晚近报道，黄病毒包含有RNA正链基因组，乙脑病毒在受感染的胞质内复制，并能迅速激活核因子口腔上皮癌细胞NF-KB(口腔上皮癌细胞)，而水杨酸盐能抑制NF-KB的活化，并发现水杨酸盐能抑制黄病毒复制及抑制病毒诱导的凋亡，而且这种抑制效应是剂量依赖性的。但是应用特异性NF-KB抑制剂SN50，病毒的复制和细胞凋亡均不受影响，说明NF-KB并不是病毒的复制与凋亡所必须的。水杨酸盐抑制黄病毒的效应可被特异性P38丝裂原活化蛋白激酶抑制物SB203580所部分对抗，这说明，水杨酸盐抑制黄病毒的效应可能与丝裂原活化蛋白激酶活性有关，而与NF-KB途径无关。
病理解剖：本病为全身性感染，但主要病变在中枢神经系统，脑组织的病理改变是由于免疫损伤所致，临床表现类型与病理改变程度密切相关。
本病病变范围较广，从大脑到脊髓均可出现病理改变，其中以大脑、中脑、丘脑的病变最重，小脑、延脑、脑桥次之，大脑顶叶、额叶、海马回受侵显著，脊髓的病变最轻。
1.肉眼观察肉眼可见软脑膜充血水肿、脑沟变浅、脑回变粗，可见粟粒大小半透明的软化灶，或单个散在，或聚集成群，甚至可融合成较大的软化灶，以顶叶和丘脑最为显著。
2.显微镜观察
(1)细胞浸润和胶质细胞增生：脑实质中有淋巴细胞及大单核细胞浸润，这些细胞常聚集在血管周围，形成血管套，胶质细胞呈弥漫性增生，在炎症的脑实质中游走，起到吞噬及修复作用，有时聚集在坏死的神经细胞周围形成结节。
(2)血管病变：脑实质及脑膜血管扩张、充血，有大量浆液性渗出至血管周围的脑组织中，形成脑水肿，血管内皮细胞肿胀、坏死、脱落，可形成栓塞，血循环受阻，局部有淤血和出血，微动脉痉挛，使脑组织微动脉供血障碍，引起神经细胞死亡。
(3)神经细胞病变：神经细胞变性、肿胀及坏死，尼氏小体消失，核可溶解，胞质内出现空泡，严重者在脑实质形成大小不等的坏死软化灶，逐渐形成空腔或有钙质沉着，坏死软化灶可散在脑实质各部位，少数融合成块状，神经细胞病变严重者常不能修复而引起后遗症。
本病严重病例常累及其他组织及器官，如肝、肾、肺间质及心肌，病变的轻重程度不一。