病菌由蚤类叮咬而感染，细菌在引流的淋巴结内，被单核细胞吞噬，但不被杀灭，且能繁殖，形成含Ⅰ蛋白的荚膜及其他毒性物质。淋巴结乃呈出血性坏死，细菌可沿血循环及淋巴管扩散，波及浅表淋巴结及纵膈、肺门淋巴结。
10%至20%的患者发生多叶性肺炎，可为大叶实变及出血性坏死，脓肿。吸入染菌尘埃时主要引起肺部病变，但也可仅累及扁桃体及颈淋巴结。如未及时治疗，各型鼠疫均可发展为败血症，并波及肝、脾等脏器及其他淋巴结。
基本病变为血管和淋巴管的急性出血和坏死，局部淋巴结有出血性炎症和凝固性坏死，内有大量病原菌，邻近淋巴结也可累及。肺充血水肿，偶见细菌栓子所致的散在坏死结节。气管、支气管粘膜高度充血，务腔内充塞大量含菌的泡沫状血性、浆液性渗出液。各器官均充血、水肿或坏死。血多呈黑色，浆膜腔常积有血性渗出液。