發病機制分為兩個階段：
一、第一階段
1.第一次病毒血症：病毒經口咽或消化道進入體內，先在鼻咽部及胃腸道內複製，然後逐漸侵犯相關淋巴組織，此時多無症狀，可刺激人體產生特異性抗體，形成隱性感染。若機體抵抗力低下，病毒入血先引起較輕的病毒血症，即第一次病毒血症；
2.第二次病毒血症：若病毒未侵犯神經系統，機體免疫系統又能清除病毒，患者可不出現神經系統症狀，為頓挫型。少部分患者因病毒毒力強或血中抗體不足，病毒隨血流擴散至全身淋巴組織或其他組織中進一步增殖，大量複製並再度入血形成較為嚴重的病毒血症，即第二次病毒血症。
二、第二階段
1.無癱瘓型：典型病例可進入發病機制的第二階段，病毒通過血-腦屏障進入中樞神經系統，在脊髓前角運動神經細胞中增殖，引起細胞壞死，輕者不引起癱瘓，即無癱瘓型；
2.癱瘓型：重者可因運動神經元受損嚴重，則導致肌肉癱瘓，引起癱瘓期症狀，即癱瘓型。
引起癱瘓的高危因素包括過度疲勞、劇烈運動、肌肉注射、扁桃體摘除術和遺傳因素等，除神經系統病變之外，腸壁及其它淋巴組織亦可發生退行性或增生性病變，偶見局灶性心肌炎、間質性肺炎及肝、腎等其它臟器病變。
