有侵袭力的白喉杆菌侵入呼吸道粘膜表层组织生长繁殖。一般不破坏深部组织和引起菌血症。引起白喉的局部病变和全身中毒症状主要是白喉杆菌产生的外毒素。外毒素可以破坏细胞合成蛋白质使局部粘膜坏死，并逐渐融合，同时使局部粘膜血管扩张出血，引起大量纤维蛋白渗出，与坏死组织细胞，白细胞和细菌等凝固成纤维蛋白膜形成本病的特征性假膜，假膜一般为灰白色。白喉外毒素可引起全身性毒血症状。