脊柱嗜酸性肉芽肿的主要病变是网络组织细胞的广泛增生，伴有多少嗜酸性粒细胞和各种炎症性细胞。还有多核巨细胞。一些组织细胞可以转化为泡沫细胞和含有铁血黄素或细胞残留的吞噬细胞。小血管可能有纤维素样坏死和晚期纤维化。组织细胞核大，呈卵圆形、齿轮形或肾形，常聚集成堆或条状。
黄色瘤病的主要病变为组织细胞增生，可见网织细胞，泡沫细胞及Touton类型巨细胞。泡沫细胞又称黄细胞，具有针状胆固醇结晶。嗜酸性粒细胞并不明显。有些部位有肉芽组织，分化差，可能有少数核分裂。组织细胞被成纤维细胞取代，形成结缔组织，有些在泡沫细胞之间，而不是肉芽组织。
在同一患者中，同一病变在不同时期，病理可能会有所不同，如组织细胞肉芽肿，主要是嗜酸性粒细胞。但几年后，它可以转化为以泡沫细胞为主的脂质肉芽肿，因此黄色瘤疾病不能仅仅根据泡沫细胞的存在来诊断。即使在婴儿网络细胞增殖中，偶尔也会看到泡沫细胞，只是因为病变发展太快，形成太晚，所以很少。
组织细胞增殖可合并肺病变，也可单独发生。肺开始为间质性肉芽肿，然后组织细胞侵入小动脉和细支气管远端，导致阻塞性肺气肿、囊肿和大气泡破裂。肺间质性肉芽肿中有许多嗜酸性粒细胞、中性粒细胞和淋巴细胞。
