狂犬病病毒进入人体后首先侵染肌细胞或者皮肤细胞，并在其中渡过潜伏期，而后通过肌细胞、皮肤细胞和神经细胞之间的乙酰胆碱受体进入神经细胞，沿神经细胞的轴突缓慢上行，上行到脊髓，进而入脑，并不沿血液扩散。病毒在脑内感染海马区、小脑、脑干乃至整个中枢神经系统，并在灰质大量复制，沿周围神经下行到达唾液腺、角膜、鼻粘膜、肺、皮肤等部位。狂犬病病毒对宿主主要的损害来自内基小体（Negribodies），即为其废弃的蛋白质外壳在细胞内聚集形成的嗜酸性颗粒，内基小体广泛分布在患者的中枢神经细胞中，也是本疾病实验室诊断的一个指标。
狂犬病病毒在周围神经组织里的平均移动速率是3mm/h，上行到中枢神经组织（脑脊髓）后可在一天内繁殖扩散到整个中枢神经组织内。因此，伤口离脑-脊髓越远，潜伏期就越长，疫苗就越有可能及时生效从而有效预防狂犬病发作。