Quá trình sinh bệnh học trước hết do tác ựộng trực tiếp của mầm bệnh qua các giai ựoạn phát triển nội sinh trong cơ thể gà làm cho các tế bào biểu bì bị phá hủy hàng loạt, các mạch quản, dây thần kinh bị hủy hoại, tạo ựiều kiện thuận lợi cho hệ vi sinh vật phát triển và gây bệnh kế phát cho gà (Vandonin Berke, 1957). Mặt khác do sự phá hủy hàng loạt các tế bào ựã gây ra các ổ hoại tử lớn cho lớp niêm mạc làm cho nhiều ựoạn ruột không tham gia vào quá trình tiêu hóa, con vật thiếu máu trầm trọng. Protein tổng số của huyết thanh và ựường huyết giảm, một số enzyme bị giảm hoạt tắnh nhất là hoạt tắnh men phosphataza kiềm ở niêm mạc ruột non, do ựó gà mắc bệnh cầu trùng sẽ rối loạn quá trình hấp thu các acid amin, giảm sức lớn và sự phát triển.
Dưới tác ựộng của cầu trùng làm cho các mô bào ựường tiêu hóa bị tổn thương, biến ựổi tạo ựiều kiện cho các vi khuẩn có hại xâm nhập như Clostridium perfringens, Salmonella typhimurium cùng với một số bệnh ghép khác làm cho bệnh càng nặng và phức tạp thêm.
Theo nghiên cứu của Lê Văn Năm thì Escherichia coli gây bại huyết luôn là bạn ựồng hành của cầu trùng. Trong ựó cầu trùng ựóng vai trò quyết ựịnh, Ẹ coli ựóng vai trò thúc ựẩỵ Trường hợp gà bị cầu trùng, nhất là cầu trùng cấp thì 100% số ựàn bị bệnh ựều bị bội nhiễm với Ẹ coli bại huyết. Cơ chế sinh bệnh trong trường hợp này ựược giải thắch là: Do tác ựộng của cầu trùng làm phá vỡ cấu trúc niêm mạc ruột gây rối loạn tiêu hóa, viêm ruột xuất huyết, chức năng hấp thu của ruột bị ảnh hưởng, nhu ựộng của ruột cũng thay ựổi,ẦTất cả những hiện tượng trên ựều dẫn tới phá vỡ cân bằng sinh học, làm cho các chủng Ẹ coli
có lợi bị tiêu diệt, các chủng Ẹ coli có hại sinh sản nhanh và thâm nhập ồ ạt vào ựường máu qua các vùng niêm mạc ruột ựã bị tổn thương do cầu trùng gây nên làm gà bị nhiễm trùng huyết cấp tắnh.