蛛网膜下腔的血细胞崩解后，释放出各种炎性物质，导致化学性炎症过程，进一步引起脑脊液增多而加重高颅压;诱发血管痉挛导致脑缺血或梗死。血红蛋白和含铁血红素沉积于蛛网膜颗粒，导致脑脊液回流的缓慢受阻，经过相当长时间后逐渐出现交通性脑积水，脑室扩大。血液在颅底，或进入脑室后，发生凝固造成脑脊液回流受阻，导致急性阻塞性脑积水，颅内压增高，甚至脑疝形成。
蛛网膜下腔出血发生后几个小时之内，肉眼可见脑脊髓表面呈鲜红或紫红色，脑池和脑沟内的细胞沉积较多呈紫色，出血量较多者，脑表面被一薄层的血凝块铺盖着，有时硬膜外也可见到血染，颅底部的脑池，桥小脑角，小脑延髓池及终池可见明显的血凝块积贮，甚至埋没该区的神经血管组织，须仔细分离血块后，才找到神经血管，有时还可发现破裂的动脉瘤或血管，出血48h后，由于血细胞的破裂和溶解并释出大量的含铁血黄素，使脑脊髓表面和软，硬膜呈铁锈色或棕黄色，同时可见不同程度的局部粘连，脑室内可见血液或血凝块,有的颅底区内脑组织被穿破，造成继发性脑出血改变，出血4h后，镜下可见软脑膜血管周围有多核白细胞渗出，24h后，有大量的白细胞浸润和吞噬细胞起吞噬作用，而后这些细胞自行坏死，72h后，各种炎性细胞反应达高峰，尤其淋巴细胞和吞噬细胞增加更明显，并出现大量吞噬红细胞的吞噬细胞和含有铁血黄素颗粒的多核白细胞，在1周时，多核白细胞基本消失，而淋巴细胞浸润明显，吞噬细胞仍最活跃，大多数的红细胞裂解，但也仍有一些完整的红细胞，在10天后，出现机化现象，如脑脊髓表面纤维化形成一层瘢痕薄膜，上述镜下演变过程的时间快慢主要取决于出血的量，少量出血者在72h就出现机化现象，炎症过程还取决于出血的原因，如感染性原因引起的出血，炎症反应更剧烈，有的形成脓栓，脓腔，脓肿等，有的出现坏死性血管炎，白血病导致的出血者，脑膜，脑组织及血管周围可见大量幼稚白细胞浸润，恶性肿瘤引起的出血，在血块中找到癌细胞。
蛛网膜下腔出血后，还可引起一系列的颅内和颅外组织器官的病理过程，主要有以下几方面：
1.颅内容量增加： 血液自血管流入蛛网膜下腔，使颅内体积增加，引起颅内压增高，严重者出现脑疝。
2.阻塞性脑积水 ：血液在颅底，或进入脑室后，发生凝固造成脑脊液回流受阻，导致急性阻塞性脑积水，颅内压增高，甚至脑疝形成。
3.丘脑下部功能紊乱： 由于急性高颅压或血液及其产物直接对丘脑下部的刺激，引起神经内分泌紊乱，血糖升高，发热等。
4.自主神经功能紊乱： 急性高颅压或血液直接损害丘脑下部或脑干，导致自主神经功能亢进，引起急性心肌缺血或梗死，心律失常。
