猪通过蚊子叮咬而被感染，感染后产生病毒血症，并持续12h到几天。日本脑炎病毒在猪体内的增殖模式尚未清楚，但自人、猴和小鼠已获得一些资料。在病毒血症发生后，病毒散布到血管众多的组织如肝、脾和肌肉，在那里进一步增殖而强化了病毒血症。病毒进入中枢神经系统的方式是经由脑脊髓液，通过内皮细胞、巨噬细胞和淋巴细胞的感染，或血源性途径。在人和小鼠中，JEV感染后选择性地破坏神经元，大多数在脑干、丘脑、基底神经节和皮质下层。