支原体肺炎长在两个纤毛间，不侵入肺实质，其细胞膜上有一神经氨酸受体，可吸附于机体的上皮细胞表面，抑制纤毛活性，破坏上皮细胞，同时产生过氧化氢，进一步造成局部组织损伤。

其致病性可能与患者对病原体或其新陈代谢物质的过敏反映有关。

感染后引起体液免疫力，大多数成人血清蛋白上都已存有抗原，因此非常少发病。