细菌性痢疾主要侵犯结肠，特别是乙状结肠和直肠，病变由下而上逐渐变轻，故临床常有下痢频繁及明显的里急后重症状。严重病例，病变可波及大肠全部和回肠末段。

急性期的基本病理变化为，弥漫性纤维蛋白渗出性炎症，肠粘膜分泌大量粘液，并有炎性渗出和微小脓肿。病变迅速发展，淋巴小结肿胀并呈凝固性坏死，融合后可形成灰色假膜。坏死组织剥脱后即呈横列溃疡，溃疡一般较小，排列较密，边缘不规则，且较表浅，偶尔也可较深，但一般只及粘膜下层，故肠穿孔及肠出血机会极少。溃疡与溃疡之间的粘膜充血、水肿，有炎细胞浸润，并有假膜性渗出物覆盖。约在发病后一周，人体产生抗体，病变逐渐愈合，病原菌被杀灭，临床症状消失。毒素也可引起内脏变性、脾脏单核?吞噬细胞增生及肝脏脂肪浸润、变性或局灶性坏死。此外，相似病变可见于肾小管、心肌及肠系膜，腹膜后淋巴结亦常肿胀、充血。
以上为菌痢的典型病理变化过程，但有一些患者(特别是2～5岁的儿童)，全身中毒症状与肠道病变程度不一致，严重病人可有毒血症症状而肠道炎性反应极轻，称为中毒性菌痢。如不及时抢救，短期内可死亡。其肠道粘膜只呈水肿与充血，很少有溃疡，但大脑及脑干则有弥漫性水肿、炎性细胞浸润及点状出血，肾上腺皮质萎缩，眼底和甲皱微循环检查可见小动脉痉挛。
大部分患者经治疗后，可获痊愈。如果治疗不当，或延误，少数患者可转变为慢性痢疾，病程可达数月至数年之久。慢性期的主要病理变化为溃疡性病变、肠壁增厚、溃疡边缘粘膜增生，可有息肉形成。溃疡愈合后，遗留下疤痕，疤痕收缩可导致肠道狭窄。如肠腺开口处被阻塞则有囊肿形成，其中病菌可因囊肿破裂而间歇排菌，使病变顽固难治。?