弓形虫主要在人的有核细胞内寄生，弓形虫的卵囊、包囊或假包囊被中间宿主或终宿主吞食后，在肠腔内分别释放出子孢子、囊殖子和内殖子，虫体可以直接或经淋巴、血液侵入到肠外组织和器官各种有核细胞内，也可通过吞噬细胞的吞噬作用进入细胞内。虫体主要在胞质内，也可以在胞核内进行二均分裂法繁殖。
慢性期感染的弓形虫主要在组织内滋养体定居下来，并逐渐形成包囊，主要分布在脑、眼、骨骼肌，在心肌、肺、脾、淋巴结也有发现。弓形虫侵入上述器官后，可以造成各器官感染，引起不同的临床表现，故极容易误诊。孕妇感染弓形虫后，病原可通过胎盘感染胎儿，直接影响胎儿发育，通常致畸严重。另外，弓形虫感染是艾滋病患者重要的机会性感染之一，可以引起严重的并发症，需要积极治疗。