特征性的病理变化主要见于小肠。整个小肠肠管扩张,内容物稀薄,呈黄色、泡沫状,肠壁弛缓,缺乏弹性,变薄有透明感,肠粘膜绒毛严重萎缩。
眼观变化仅限于小肠,小肠扩张,内充满黄色液体,肠系膜充血,肠系膜淋巴结水肿,小肠绒毛缩短。组织学变化,见空肠段上皮细胞的空泡形成和表皮脱落,肠绒毛显著萎缩。绒毛长度与肠腺隐窝深度的比值由正常的7:1降到3:1。上皮细胞脱落最早发生于腹泻后2小时。