(一)发病原因
和东方马脑炎病毒一样，西方马型脑炎同属于虫媒病毒A组。其代表株有2个：一个为Mc Millan株，是从西部人群中分离到的；一株为Highland株，是从鸟中分离到的，两株抗原性有明显差别，病毒株间其抗原性也存在地区性差异。
(二)发病机制
被受感染节肢动物叮咬之后，病毒在局部组织及局部淋巴结复制，病毒血症的发生与持续取决于神经系统外局部组织内病毒复制的阶段，单核-巨噬细胞系统清除病毒的速度以及特异性抗体的出现，故而出现临床表现较大差异。
肉眼所见大脑充血水种，并有广泛的神经细胞变性，脑组织多处有出血灶，显微镜检查见神经细胞变性坏死，血管周围有淋巴细胞，单核细胞和多形核白细胞浸润，形成“血管周围套”，有的胶质细胞增生和多形核白细胞堆积形成结节，病灶主要见于大脑基底节，脑干灰质和白质，也可侵犯小脑和脊髓。
