Местом паразитирования и размножения трипаносом в организме человека служат макрофаги кожи и подкожной клетчатки, затем лимфатические узлы, а потом инфекция проникает и в другие органы. При внедрении трипаносом развивается местная тканевая реакция в виде разрушения клеток, инфильтрации и отека тканей, увеличиваются лимфатические узлы.
Следующим этапом является паразитемия (проникновение возбудителя в кровь) и распространение с кровотоком трипаносом в различные органы, где и происходит их размножение (сердце, скелетная и гладкая мускулатура, нервная система). Затем развиваются аллергические и аутоиммунные процессы с образованием иммунных комплексов.
В результате болезнетворного действия трипаносом и продуктов их распада, специфической сенсибилизации и аутоаллергии возникают воспалительные, инфильтративные и дегенеративные изменения клеток внутренних органов, центральной и периферической нервной системы. Чаще всего поражается сердце.
В головном мозге развивается острый специфический менингоэнцефалит. Серьезно страдают структуры ганглиев вегетативной нервной системы, что приводит к расстройствам иннервации внутренних органов.