肺炎支原体没有细胞壁，仅有三层结构的细胞膜，基本形态为杆状。肺炎支原体经呼吸道飞沫传播，吸入呼吸道后，肺炎支原体杆状一端的细胞器内的黏附蛋白与呼吸道纤毛上皮细胞上的糖蛋白受体相结合，随后发生纤毛的停滞，病原体释放过氧化氢及其它超氧基团造成上皮细胞破坏，随后发生浅表粘膜广泛性损伤。
首次感染肺炎支原体后，病原体可在呼吸道粘膜内形成常驻时间达数月，在免疫力低下的患者甚至可达数年，成为正常携带者。这种粘膜下的常驻极少侵犯粘膜以下。但是在机体免疫力下降的时候，肺炎支原体可进入粘膜下导致肺部的感染，以及经过血流播散至身体其他器官。