急性牙髓炎的病理变化是由于牙齿龋坏病变，缓慢、低毒的作用致使牙髓破坏，牙髓内的血管充血、通透性增强、渗出水肿、纤维蛋白渗出。以血管为中心，围绕血管四周方向渗出最为明显，出现破坏性的成牙本质细胞，白细胞坏死形成脓肿，渗出不明显，表浅有中性粒细胞浸润，深部健康的牙髓组织有大量散在的淋巴细胞和浆细胞浸润。
牙髓是结构属于疏松的结缔组织，对于外界刺激抵杭力较为薄弱，因此很容易感染。初期温度刺激引起疼痛，后期夜间会自发性疼痛，而且疼痛不能定位。