病原菌经不同途径侵入人体后即循淋巴管进入附近淋巴结，引起淋巴结炎症和淋巴结肿大，在局部繁殖的细菌部分被吞噬细胞消灭，部分则从淋巴结进入血循环，侵入全身各组织，其中肝、脾、淋巴结、骨髓等网状内皮系统摄菌尤多。土拉杆菌在组织中大量生长繁殖，并释放出内毒素，导致临床症状的发生。临床症状恢复后，还有部分患者在淋巴结或骨髓中长期带菌。

病理变化可见局部淋巴结充血、肿胀，镜检可发现浆液性浸润和淋巴组织增生，病灶中心有坏死和化脓，称为原发溃疡。随着病情进展或慢性化，肝、脾和淋巴结发生继发性炎症，表现为结核样肉芽肿形成。肉芽肿由上皮细胞构成，周围有淋巴细胞、浆细胞和中性粒细胞包围，中心往往发生坏死和化脓。但肉芽肿无出血现象，是别于鼠疫的重要标志。