急性期的病理改變多發(fā)生于放射治療后1～2月，亦有遲至治療結(jié)束后半年始發(fā)現(xiàn)。表現(xiàn)為肺血管特別是毛細(xì)血管損傷產(chǎn)生充血、水腫和細(xì)胞浸泣，肺泡Ⅱ型細(xì)胞再生低下，淋巴管擴(kuò)張和透明膜形成。急性變化有可能自行消散，但常引起肺結(jié)締組織增生，纖維化和玻璃樣變。

慢性期往往發(fā)生于放射治療9個(gè)月以后，病理為廣泛肺泡纖維化，肺臟收縮、毛細(xì)血管內(nèi)膜增厚、硬化、管腔狹窄或阻塞而導(dǎo)致肺循環(huán)阻力增高和肺動(dòng)脈高壓。

胸膜也可因炎變和纖維化而增厚。細(xì)支氣管粘膜上皮間變，肺中繼發(fā)性感染，可促進(jìn)放射性纖維化。