肝性卟啉病的病理学改变主要表现在肝脏上面，可以看到肝脏细胞上有大量的卟胆原沉积。
当皮肤出现病变，病理上除了可见卟胆原外还可以见到卟啉。也有患者肾脏出现卟胆原，但是骨髓就很少见。神经系统方面病理改变，可见神经纤维的脱髓鞘改变，同时还有细胞的肿胀以及退行病变。导致以上病理改变的原因是由于卟胆原的合成酶缺乏，导致了卟胆原不能通过代谢形成胆红素，而积聚在人体内。
同时胆红素合成减少后，又可以反馈使得δ-氨基酮戊酸合成酶的活性增加，进一步导致卟胆原在体内增多积聚从而引起本病。