發病機制因病情輕重不同病理有較大變化。胰腺表面光滑，但不平整，呈木或石樣硬度。體積縮小，切面呈白色。主胰管狹窄，遠端擴張。重者可波及第1、2級分支。其末端常形成囊狀。管內有白色或無色液體，多數無細菌生長。常可見蛋白沉淀為結石的前身。頭頸部可見大小不等的囊腫，與主胰管相通。大者可以壓迫周圍臟器，有時可與周圍組織形成竇道。胰周圍硬化可影響鄰近組織，如膽總管狹窄，胃、十二指腸動脈狹窄，門脈受壓或血栓形成可引起門脈高壓。
顯微鏡檢查可見腺細胞變性壞死、葉間小管擴張、纖維組織增生、炎性細胞浸潤及組織硬化。血管變化不大，胰島受累最晚，約27%的病例腺細胞雖已嚴重受累甚至消失，但胰島尚清楚可見。
其病理生理改變表現為胰腺腺泡細胞大量分泌蛋白質，而胰管細胞分泌的液體及碳酸氫鹽并不增加。推測由于胰腺腺泡細胞分泌的胰石蛋白(Lithostathine)與GP2(一種可形成管型的蛋白)的濃度下降，且易在胰管中沉淀，這與慢性胰腺炎的形成密切相關。
胰外組織變化，常有膽道系統病變、消化性潰瘍病。胰靜脈血栓形成、門脈高壓亦不少見。少數病人有腹水形成及心包積液。脂肪壞死型者可出現皮下組織壞死，形成皮下結節