脑挫裂伤的病理改变，轻者可见脑表面淤血，水肿，有片状出血灶，脑脊液血性;重者脑实质挫碎，破裂，局部出血，甚至形成血肿，受损组织缺血坏死，显微镜下可见神经元胞质空泡形成，尼氏体消失，胞核碎裂，溶解，神经轴突肿胀。
在重型脑损伤，尤其合并硬膜下血肿时，常发生弥漫性脑肿胀，以小儿和青年外伤多见，一般多在伤后24h内发生，短者伤后20～30min即出现，其病理形态变化可分三期：
1、早期
伤后数天，显微镜下以脑实质内点状出血，水肿和坏死为主要变化，脑皮质分层结构不清或消失，灰质和白质分界不清，神经细胞大片消失或缺血变性，神经轴索肿胀，断裂，崩解，星形细胞变性，少枝胶质细胞肿胀，血管充血水肿，血管周围间隙扩大。
2、中期
大致在损伤数天至数周，损伤部位出现修复性病理改变，皮质内出现大小不等的出血，损伤区皮质结构消失，病灶逐渐出现小胶质细胞增生，形成格子细胞，吞噬崩解的髓鞘及细胞碎片，星形细胞及少枝胶质细胞增生肥大，白细胞浸润，从而进入修复过程。
3、晚期
挫伤后数月或数年，病变为胶质瘢痕所代替，陈旧病灶区脑膜与脑实质瘢痕粘连，神经细胞消失或减少。
