В организм инфекция попадает через слизистую оболочку дыхательных путей.
Воспалительный процесс характеризуется нарушениями целостности эпителия дыхательного тракта (изъязвление) с дальнейшим его омертвением. Особенно страдают при этом концевые отделы дыхательной системы, включая мелкие бронхи и бронхиолы. Вышерасположенные отделы (гортань, трахея, крупные бронхи) менее подвержены развитию выраженных очагов омертвения и воспаления.)
Мелкие бронхиолы подвергаются закупорке разрушенными клетками и слизью с образованием пробок. При этом в соответствующих участках легких развиваются эмфизема и очаговый ателектаз.
Определенную роль в развитии приступов спазматического кашля играют аллергические механизмы. Наличие стойкого очага возбуждения в центральной нервной системе объясняет развитие приступов кашля в ответ на неспецифические раздражители, а также спазмы недыхательной мускулатуры (у маленьких детей вплоть до судорог).
Иммунитет после перенесенного заболевания недостаточно напряженный, чтобы обеспечить пожизненную невосприимчивость к коклюшу. То же самое относится и к противококлюшным прививкам. Поэтому при определенных обстоятельствах возможны повторные случаи заболевания.