目前認為，支原體肺炎發(fā)病機制主要由于支原體穿過宿主呼吸道黏膜表面的黏液纖毛層，黏附于黏膜上皮細胞上，此黏附作用與肺炎支原體表面的P1蛋白的末端結構有關。當此黏附因子附著于呼吸道黏膜上皮細胞時，釋放的有毒代謝產物可導致纖毛運動減弱，細胞損傷。

感染肺炎支原體后，可引起體液免疫和細胞免疫反應。體液免疫應答先出現(xiàn)特異性IgM抗體，然后出現(xiàn)IgG抗體，持續(xù)較長時間。鼻咽部局部產生的分泌性IgA抗體，能有效地抑制肺炎支原體與呼吸道上皮結合。呼吸道IgA抗體比血清中抗體對宿主的免疫狀態(tài)有更直接關系。在感染防御上局部抗體甚為重要。局部免疫除IgA外，局部細胞免疫也發(fā)揮作用。因為初次感染使幼兒致敏，促使再次感染時發(fā)生較重的臨床表現(xiàn)，表明本病與感染肺炎支原體后機體產生超敏反應的關系。

病理改變主要為支氣管炎、毛細支氣管炎及間質性肺炎。管壁水腫、增厚、有浸潤斑。支氣管及細支氣管內有黏液甚至膿性分泌物。鏡下所示為急性細支氣管炎伴有間質性肺炎。肺泡內可見有少量水腫液及巨噬細胞。細支氣管壁有水腫、充血以及單核細胞和淋巴細胞浸潤，腔內可見到中性粒細胞、脫落上皮細胞及細胞殘片。附近的肺泡間隔內有淋巴細胞及單核細胞浸潤。重癥可見彌漫性肺泡壞死和透明膜病變。