狂犬病病毒对神经组织有很强的亲和力。病毒在被咬伤部位周围的横纹肌细胞内缓慢增殖4-6天后侵入周围神经，进而沿周围传神经迅速上行到达背根神经节后大量增殖，并侵脊髓和中枢神经系统，侵犯脑干及小脑等处的神经元。

使神经细胞肿胀、变性，形成以神经症状为主的临床表现（如痉挛、麻痹和昏迷等）。最后，病毒沿传出神经侵入各组织与器官（如舌、唾液腺和心脏等），引起迷走神经核、舌咽神经核和舌下神经核受损，导致患者容易发生呼吸肌、咽肌痉挛。

在临床上出现恐水、呼吸困难和吞咽困难等症状其中，特殊的恐水症状表现在饮水或听到流水声时，均可引起严重的咽喉肌痉挛，故亦称狂犬病为恐水症。另外，当交感神经受刺激时，可出现唾液和汗腺分泌增多；当迷走神经节交感神经节和心脏神经节受损时，可引起心血管功能紊乱或猝死。