急性出血性坏死性肠炎的主要病理改变为肠壁小动脉内类纤维蛋白沉着、栓塞引起的肠出血和坏死。病变部位多见于空肠和回肠，也有严重的十二指肠、结肠和胃，少数病例的胃肠也会受到影响。
病变通常是节性的，可以局限于肠的一部分，也可以多发性。病变始于从粘膜开始，表现为肿胀、广泛出血，皱纹的顶覆盖绿色假膜，但病变与正常粘膜分界清晰。病变可延伸到粘膜肌层，甚至胶膜。
病变肠壁明显增厚、变硬，严重者可引起肠溃疡和肠穿孔。镜下可以看出病变粘膜是深浅不同的坏死变化，轻者只有绒毛的顶端，重者可以累积粘膜的全层。
粘膜的下层除了广泛出血外，还可以浸泡严重的浮肿和炎性细胞。肌肉层和浆膜层有轻微出血，肠平滑肌肿胀、断裂、玻璃样品和坏死，血管壁呈纤维样品坏死，血栓形成，肠壁肌神经丛细胞营养不良变化。
