Входные ворота инфекции — поврежденная кожа, реже — слизистые оболочки, откуда вирус распространяется по нервным стволам и попадает в центральную нервную систему. В нейронах продолговатого мозга, гиппокампа и в поясничной части спинного мозга он фиксируется и реплицируется. Репликация вируса вызывает отек, кровоизлияния, дегенеративные изменения нейронов. Кроме того, в цитоплазме пораженных нейронов обнаруживаются оксифильные включения — тельца Бабеша-Негри, содержащие специфический антиген. Повышается рефлекторная возбудимость, что ведет к развитию параличей. Возникают судорожные сокращения дыхательных и глотательных мышц, гиперсекреция слюнных и потовых желез, расстройства дыхания и сердечно-сосудистой деятельности.
Из ЦНС вирус распространяется в другие органы и выделяется со слюной.