白喉毒素虽然可以累及全身细胞，但心脏，神经系统和肾脏最为显著，严重型白喉可并发心肌炎或周围神经麻痹，偶尔也可发生中毒性肾炎。
(一)心血管系统
1.周围循环衰竭：表现为恶心，呕吐，面色苍白，四肢厥冷，脉搏细弱，血压下降等，如同时发生心肌损害，可使循环衰竭症状加重。
2.心肌炎：一般出现于病程第2周，表现为乏力，面色苍白，呼吸困难，心脏扩大，心音低弱，心动过速或过缓，心律不齐，肝脏肿大等，心电图常示低电压，ST段和T波变化，束支及房室传导阻滞或其他心律紊乱，病人可因心力衰竭而死亡，必须密切观察，及时治疗。
有人把白喉心肌炎分为早期(第3～5天)和晚期(第5～14天)两种类型，早期系由于严重的毒血症所引起，可于数分钟至数小时内突然死亡;晚期系由心肌病变继而影响周围循环所致，患者每有极度苍白后出现紫绀，腹痛，多见脉搏细弱，脉率减慢，第一心音不清楚甚至消失，心律可完全不规则，血压下降等表现。
(二)周围神经麻痹
表现为弛张性瘫痪，多发生在病程的3～4周，以软腭瘫痪最常见，语言呈轻微鼻音，吞咽流质时从鼻孔呛出，悬雍垂反射消失，其次为眼肌瘫痪，出现斜视，眼睑下垂，瞳孔扩大等，亦可发生面神经瘫痪，表现为口角歪斜，四肢的随意肌虽亦可发生瘫痪，但很少见，脑脊液一般无异常发现。
(三)中毒性肾病
很少见，主要表现为尿量减少，尿中有白细胞和管型，一般无血尿。
白喉可继发细菌感染如颈淋巴结炎，淋巴结周围炎，中耳炎，肺炎等，偶有扁桃体周围脓肿发生，需在给予足量抗毒素后才能切开引流。
