流腦病菌侵入腦膜后，在腦膜大量敏殖，腦膜炎雙球菌及其內毒素可刺激腦膜，使蛛網膜和軟腦膜發炎。除腦膜的炎性病變外，腦和脊髓的實質也可有炎癥，即發生血管充血、白細胞浸潤、腦細胞變性及壞死等變化。腦組織還因缺氧引起腦水腫，使腦組織的體積比原來增大，重量也增加，嚴重的可以超過正常的50%。腦在堅硬的頭顱骨內，它的體積略增加就可引起顱內壓增高，因為人的顱腔的容量是固定的。頭顱內包括腦組織、血管和血液、腦脊液3部分；腦水腫，腦的容量和重量增加就使顱內的壓力增高，這就是流腦引起顱內壓增高的原因。