本病属免疫性疾病，活跃的细胞免疫反应是结节病的发病机制。目前认为，肺泡巨噬细胞、T 辅助细胞、细胞因子网形成炎症反应过程。一些研究发现结节病患者的肺泡灌洗液（BALF）中白细胞介素2（IL‐2）、干扰素γ（IFN‐γ）增加，认为结节病为Th1介导的疾病。在活动性结节病中Th1 介导的细胞因子IL‐12 过度表达。肺泡巨噬细胞可释放肿瘤坏死因子（TNF）α和IL‐6。各种免疫细胞相互影响，使炎细胞在受损组织中增殖，最终形成肉芽肿。
结节病的结节是一种非干酪样坏死的肉芽肿，主要由上皮样细胞构成。侵犯肺部时在肺泡内或肺间质形成界限清楚的肉芽肿，肉芽肿在肺泡壁内、肺内血管、支气管、淋巴管周围广泛分布。肉芽肿中有巨噬细胞、类上皮细胞和多核巨细胞，其外围有少量淋巴细胞、多形核细胞及成纤维细胞包绕。巨噬细胞是结节的基本细胞，可能为上皮细胞及多核细胞的前身。这些早期肉芽肿可以消退。结节病晚期可导致广泛肺纤维化。
