鼠咬熱的確切發病機制迄今未完全明了，一般認為小螺旋體從咬傷部位侵入人體，沿受傷局部的淋巴管進入附近的淋巴結，并在該處生長繁殖，引起淋巴管炎和淋巴結炎，隨后反復侵入血液形成菌血癥，引起臨床急性發作，由于病菌周期性入血，常產生周期性發熱，導致臨床間歇性反復發作。
本病表現為全身性和局部性病變，基本病理變化為中毒性，出血性和壞死性改變，全身性病理改變主要為肝小葉，腎小管中毒性出血性壞死及單核細胞浸潤，腦膜有充血，水腫及神經細胞變性，胃腸有卡他性炎癥變化，在被咬傷的部位局部常出現水腫，單核細胞浸潤及壞死，局部淋巴結增生腫脹。