尚未完全闡明。百日咳桿菌侵入易感者呼吸道后，先附著在喉、氣管、支氣管、細(xì)支氣管黏膜上皮細(xì)胞的纖毛上在纖毛叢中繁殖并釋放內(nèi)毒素，導(dǎo)致柱狀纖毛上皮細(xì)胞變性，增殖的細(xì)菌及產(chǎn)生的毒素使上皮細(xì)胞纖毛麻痹，上皮細(xì)胞的蛋白合成降低，亞細(xì)胞器破壞，使呼吸道炎癥所產(chǎn)生的粘稠分泌物排除障礙，滯留的分泌物不斷刺激呼吸道末梢神經(jīng)通過咳嗽中樞引起痙攣性咳嗽，直至分泌物排除為止。

由于長期咳嗽刺激咳嗽中樞形成持久的興奮灶，其他刺激(如檢查咽部、飲水及進(jìn)食)亦可反射性引起咳嗽痙攣性發(fā)作，當(dāng)分泌物排除不凈，可導(dǎo)致不同程度的呼吸道阻塞，以至引起肺不張、肺氣腫、支氣管擴張及感染；長期劇烈咳嗽還可使肺泡破裂形成縱隔氣腫和皮下氣腫；痙咳不止，使腦部缺氧、充血、水腫并發(fā)百日咳腦病；還可引起面部浮腫，眼結(jié)膜及顱內(nèi)出血。