无菌性脑膜炎大多数由肠道病毒感染所致，患者表现为发热等全身症状，其具体发病原因及机制如下叙述。
1、无菌性脑膜炎的发病原因
随着病毒学研究特别是组织细胞培养、血及脑脊液感染病原学检测技术的发展，现已明确本病大多数为肠道病毒感染，其次为腮腺炎病毒及淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒，少数为疱疹性病毒，包括单纯疱疹病毒及水痘带状疱疹病毒。此外，传染性单核细胞增多症病毒（Epstein-Barrvirus，EBV）及巨细胞病毒（cytomegalovirus）等偶可导致本症。
肠道病毒（enterovirus）是一种最小的无被膜RNA病毒，可在污水中较长时期生存，人类为肠道病毒的天然宿主，肠道病毒一旦进入人体可以进入细胞胞质并破坏及杀死细胞。肠道病毒一般分为3种，即脊髓灰质炎病毒（poliovirus）、柯萨奇病毒（coxsackievirus）及埃可病毒（ECHOvirus），此外还有尚未分类的肠道病毒。而这几种肠道病毒均有许多亚型，如柯萨奇病毒有A型及B型，但两型均可引起病毒性脑膜炎，并偶可引起脑炎及急性小脑性共济失调；埃可病毒可在正常粪中经细胞培养分离出来，一般并不致病，埃可病毒有30余种血清型。
2、无菌性脑膜炎的发病机制
病毒经肠道（如肠道病毒）或呼吸道（如腺病毒和出疹性疾病）进入淋巴系统繁殖，然后经血流（虫媒病毒直接进入血流）感染颅外某些脏器，此时患者可有发热等全身症状。在病毒血症的后期进入中枢神经系统，并经脉络丛进入脑脊液，出现中枢神经症状。若宿主对病毒抗原发生强烈免疫反应，将进一步导致脱髓鞘、血管与血管周围脑组织损害。
该病毒在人体内还可导致心肌炎、咽炎、肋间肌痛及皮肤等器官损害。
脑部大体观察一般均无特殊异常，可见脑表面血管充盈及脑水肿的表现。脑膜和（或）脑实质广泛性充血、水肿，伴淋巴细胞和浆细胞浸润。病变主要在软脑膜，可查见蛛网膜有单核细胞浸润，大脑浅层可有血管周围炎细胞浸润形成的血管套，血管周围组织神经细胞变性、坏死和髓鞘崩解。但深层脑及脊髓组织无炎性改变和神经细胞坏死的证据。