龙线虫病系麦地那龙线虫感染。麦地那龙线虫成虫长圆筒形，白色、匀滑，前端钝圆，尾端较小，并向腹面弯曲。头部隆起，口呈三角形，口周有内环乳突六个（腹背侧各两，两侧各一），外环乳突4对。口囊短小，后接食管，食管前端为纤细的肌质，后端为长大的腺质部分。肠扁平。雌虫大小为（60～120）cm×（0.9～2）mm，雌虫的卵巢、输卵管及子宫成对，子宫内含大量第一期幼虫；雄虫长12～40mm，宽0.4mm。
雌虫排出幼虫入水，幼虫在水中可生活7天，被中间宿主剑水蚤（cyclops）吞食后，即从肠腔穿过肠壁，移行至体腔内，在25℃时经12～14天，二次脱皮即具感染性。如人误饮含有感染期幼虫的剑水蚤所污染的水后，在宿主胃内经消化液的作用，幼虫从蚤体逸出，到达十二指肠。据动物实验，逸出的幼虫于13h后钻入犬的肠壁，10～12天到达肠系膜，15天到达胸腹肌肉。21天移行至皮下组织，于感染后的3个半月内到达腋窝和腹股沟区。幼虫在移行过程中进行第三次脱皮，变为成虫，并行交配。雌虫的受精时间约在感染后第3个月。雄虫于交配后即死亡。成熟雌虫于感染后第8～10个月移行至宿主肢端皮下组织，虫头向外顶着皮肤，由于虫体的压力及分泌的毒素作用，使局部皮肤产生丘疹，继而变成水疱破溃。虫体移行具有“向地性”（geotropism），往往前端朝向地面，朝向下肢。当患病部位与水接触时，雌虫受刺激，虫体前端自溃疡处伸出，由于内部压力大及衰老，虫前部体壁破裂，子宫从裂口脱垂而出，向水中排出大量幼虫，其数目可超过50万/次。宿主离开水源后，雌虫缩回皮下组织，待下次与水接触又重复此过程，直至体内全部幼虫排出，雌虫即很快死亡，并被组织吸收。
麦地那龙线虫常侵犯的部位为四肢和躯干的结缔组织，感染期幼虫在患者体内移行和发育过程中，所在部位无任何病变。成虫成熟时，穿过结缔组织，朝下移行。85％病例的寄生部位在小腿以下（跖骨间、脚底或踝部），但也可发生于生殖器官、臀部、上肢或背部，偶见于其他部位，在成虫移行至皮肤表面和准备排出幼虫前，常常没有明显的临床症状，当移行至皮肤表面时，在雌虫躺伏处可见螫刺性丘疹，几天后，受损部位起水疱，水疱可大至数厘米。水疱内为黄色液体，内含单核细胞、嗜酸性粒细胞、多核粒细胞及相当数量的幼虫。水疱形成时常伴有局部瘙痒和剧烈灼痛。水疱破裂后即形成一疼痛性的表浅的溃疡，创面直径1.25～1.8cm，中央可见一微小洞孔，孔径如同普通探针头大小，有时可见成虫的部分躯体伸出洞孔。此时溃疡若与水接触，就流出含有幼虫的乳状液体。幼虫排出呈间隙性，如没有继发感染，雌虫10天左右死亡，易将其取出，溃疡4～6周时愈合。在局部病变出现时，有些患者可出现过敏症状，如荨麻疹、恶心、呕吐、腹泻、呼吸困难，甚至哮喘等，这可能系机体吸收雌虫释放的具有组胺性质的毒素所致。动物实验亦证实这些症状属于过敏反应，给山羊注射成虫浸出液，可产生类似症状，而注射肾上腺素可迅速消除这些症状。水疱破裂后，全身症状随之减轻。有时成虫在其到达成熟阶段前即死亡，仔细检查，可在皮下扪及一硬的盘旋的索状物，数月后可钙化。