恶性疟原虫在红细胞内繁殖，可以使受感染的红细胞体积增大，变成球形，变成球形的红细胞彼此比较容易粘附，容易吸附在微血管内皮细胞上，引起微血管局部管腔变窄、堵塞，使相应部位的组织细胞发生缺血、缺氧，引起变性坏死。
脑型疟疾是恶性疟的严重临床表现，主要表现为剧烈头痛、发热，常常出现不同程度的意识障碍，它的发生除了使受感染的红细胞堵塞微血管以外，低血糖及细胞因子也起到一定的作用。
脑型疟疾的病情凶险，死亡率高，脑型疟疾的死亡率可以达到9%到31%，而且病后可以出现多种后遗症，如偏瘫、失语、失明、小脑共济失调和精神异常。