脑血吸虫病是由于血吸虫虫卵在脑组织中沉积，引起的虫卵性肉芽肿和炎性反应，可形成颅内占位性病灶，易导致颅内压增高。也可能是寄生在门静脉系统内的成虫和虫卵分泌毒素或代谢产物，作用于中枢神经系统，从而导致中枢神经系统发生中毒或过敏反应。
脑血吸虫病主要的病理改变为虫卵寄生后引起脑实质细胞坏死和钙沉积，虫卵沉积的脑组织可发生脑软化，且炎性渗出物中含有嗜酸性粒细胞和巨大细胞，可形成肉芽肿，多侵犯大脑皮质，出现周围脑水肿的情况。