В патогенезе ведущая роль принадлежит нарушениям биосинтеза порфиринов и гема. Известно и непосредственное действие свинца на эритроциты. Нарушая структуру эритробластов и зрелых форм, свинец снижает продолжительность жизни эритроцитов.
Механизм поражения нервной системы при воздействии свинца изучен недостаточно. Не исключается непосредственное действие свинца на нервную ткань.