伤寒杆菌从口进入消化道，通常可被胃酸杀灭，但如入侵菌量较多，或者胃酸分泌，肠道正常菌群关系等防御屏障功能受到破坏，伤寒杆菌就能进入小肠，入侵肠黏膜。
伤寒杆菌在小肠内增殖，穿过肠黏膜上皮细胞到达肠壁固有层，部分病原菌被巨噬细胞吞噬，并在其胞质内繁殖，部分经淋巴管进入回肠集合淋巴结，孤立淋巴滤泡及肠系膜淋巴结中生长繁殖，然后经胸导管进入血流，引起短暂的菌血症，即原发性菌血症期，在摄入病菌后1～3天，进入血流的病原菌迅速被肝，脾，骨髓与淋巴结中的单核-巨噬细胞系统吞噬，原发性菌血症期持续时间短，患者尚无症状，处于临床上的潜伏期。
伤寒杆菌被单核-巨噬细胞吞噬后，仍在细胞内繁殖，然后再次进入血液循环，引起第二次严重的菌血症，持续数天至数周，患者陆续出现相应的临床表现，伤寒杆菌向全身播散，侵入肝，胆，脾，肾，骨髓等器官组织，释放内毒素，临床上出现发热，全身不适，明显的毒血症状，肝脾肿大，皮肤玫瑰疹等表现，此时相当于病程第1～2周，血液及骨髓培养常可获阳性结果，伤寒杆菌在胆道中大量繁殖，随胆汁排到肠道，部分随粪便排出体外，向外界散播病原菌，部分经肠黏膜再次入侵肠壁淋巴组织，使原先已经致敏的肠壁淋巴组织产生严重炎症反应，单核细胞浸润，淋巴组织肿胀，坏死，脱落而形成溃疡，如病变累及血管，则可引致肠出血，若侵及肌层与浆膜层，则可引起肠穿孔，均属临床严重并发症，这一病变过程，一般相当于病程的第2～3周。
感染伤寒杆菌后是否发病，与感染的细菌量，菌株的毒力，机体的免疫状态等有密切关系，一般感染活菌量越大，发病的机会越大;具有Vi抗原的菌株毒力较大，同样的感染量，发病率较高，机体的免疫防御功能低下的情况，较容易感染发病。
