随着病毒学和免疫学技术的进展，证实散发性（病毒性）脑炎是由颅内病毒感染所致疾病。是病毒直接侵入引起脑组织的炎性变化，导致免疫性脱髓鞘变化也可以因免疫机制障碍（可由病毒感染所诱发或外因作用于敏感的个体）而发病，但确切的发病机制尚待进一步探讨。

国内多数研究者认为，这种免疫障碍是由病毒感染所诱发，外因作用于敏感的个体即可引起免疫障碍而发病，但确切的发病机制尚待进一步探讨。也有研究者认为免疫障碍的诱因可能不仅限于病毒感染。国内某些单位均发现一些发病于服用驱虫净之后的脑炎病例驱虫净含有可改变免疫反应的左旋咪唑因此推测药物系促发因素，通过改变机体免疫状态引起过敏反应性脑炎。

脑组织肉眼检查可见受损的脑膜和脑实质有弥漫性或局灶性病变，脑组织水肿。脑回增宽、脑沟变窄在局限性病变的相应部位有脑白质水肿，严重时可见坏死，坏死组织呈蜂窝状有时周围有点状出血。

显微镜检查，在原发性散发性（病毒性）脑炎，由于神经细胞是病毒寄生和损害的主要对象，可以见到神经细胞变性被吞噬、消失和包涵体的出现胶质细胞增生。脱髓鞘和软化灶形成，胶质细胞内可有包涵体。

在过敏反应性脱髓鞘脑炎，可见明显的髓鞘脱失，而神经轴突、神经节细胞、胶质细胞等相对地完整或改变轻微髓鞘脱失病灶散在于脑和脊髓的白质特别是小静脉周围或脑室周围。