(一)病因
和东方马脑炎病毒一样，西方马脑炎也属于虫媒病毒A组.有两个代表株：一个Mc Millan从西从西部人群中分离出来；一株是Highland株，是从鸟中分离出来的。两株抗原性有明显差异。病毒株间的抗原性也存在区域差异。
(二)发病机制
病毒在局部组织和局部淋巴结被感染的节肢动物咬伤后复制。病毒血症的发生和持续取决于神经系统外局部组织中病毒复制的阶段-巨噬细胞系统清除病毒的速度和特异性抗体的出现，因此临床表现差异较大。
肉眼可见大脑充血水种，神经细胞变性广泛，脑组织多处有出血灶。显微镜检查显示神经细胞变性坏死，血管周围有淋巴细胞、单核细胞和多形核白细胞浸润，形成“血管周围套”。部分胶质细胞增生，多形核白细胞堆积形成结节。病变主要见于脑基底节，脑干灰质和白质，也会侵犯小脑和脊髓。
