成年人和儿童患结脑其病理改变是相同的，均以脑底脑膜为主要感染部位。未经抗结核治疗的病例早期脑膜的病理改变以弥漫性渗出性炎症为主，渗出物质多聚集于脑底池、环池和蛛网膜下腔等部位。中期仍以渗出性病理改变为主，渗出物增多，脑膜增厚，出现肉芽组织和干酪样坏死。晚期以干酪纤维性病变为主，脑膜极度增厚，增厚的脑膜中主要为纤维组织、瘢痕组织及肉芽组织等慢性病理改变，此期的炎症主要在软脑膜和脑实质浅层。渗出性结脑脑血管的病理改变主要是中、小动脉的闭塞性动脉炎，结脑部分脑实质可因血管病变引起血液循环障碍、血管内膜增厚、管腔狭窄、血栓形成，引起供应区梗死，产生脑软化和脑脊液的循环障碍。炎性渗出物阻塞小脑延髓池、中脑导水管，第4脑室诸孔可引起急、慢性阻塞性脑积水。

脑实质的浅层由于渗出物的影响可有脑炎的改变，出现不同程度的脑水肿及脑肿胀、脑回变平，并有渗出物、多发的大小不一的干酪样结节、静脉充血、颅内压增高。