Начало вирусемии и токсемии соответствует 1-му дню (часу) болезни (озноб, повышение температуры тела).
Одновременно происходят некроз и десквамация эпителия дыхательных путей. Нередко обширные участки слизистой оболочки обнажаются, становясь относительно беззащитными против бактерий. Зоны обширной десквамации эпителия приводят к обнажению подслизистого слоя. Различные раздражители — поток воздуха, проходящий через дыхательные пути, слущившийся эпителий — вызывают раздражение нервных окончаний и рефлекторный сухой кашель, который может стать мучительным, сопровождаясь жжением за трудиной. В это время в более глубоких слоях стенки дыхательных путей развиваются отек, полнокровие, клеточная инфильтрация. При наслоении бактериальной флоры может развиться гнойнонекротический трахеобронхит.

Характер поражения легких при гриппе дискутируется до настоящего времени. Часть авторов продолжают утверждать о возможности развития первичной вирусной пневмонии, особо характерной считая «геморрагическую гриппозную пневмонию». Большинство патоморфологов и клиницистов с этим не согласны. Изменения в легких расцениваются ими как следствие резких сосудистых нарушений, которые логично именовать токсическим геморрагическим отеком легких.

Нередко на изменения в легких, вызванные вирусом гриппа, наслаивается вторичная бактериальная микрофлора, что существенно отягощает течение болезни.

В крови вирус может находиться как в свободно циркулирующей форме, так и в виде комплексов «вирус — антитело». Кроме вирусных частиц, токсическими свойствами обладают также продукты распада эпителиальных клеток, попавшие в кровь. Выраженный токсикоз при гриппе является существенной особенностью патогенеза, отличающей его от многих других респираторных вирусных инфекций. Вирус оказывает токсическое действие на сосудистую и нервную системы, причем выраженность поражений пропорциональна степени токсикоза. Значительно повышается проницаемость и ломкость сосудов, что в сочетании с расстройствами микроциркуляции может приводить к развитию геморрагического синдрома. В возникновении циркуляторных расстройств, помимо прямого действия на сосудистую стенку, большое значение имеет нейротропность вируса. Характерны фазовые поражения вегетативной нервной системы, затрагивающие обе ее части (симпатическую и парасимпатическую): гипертензия сменяется гипотензией, тахикардия — брадикардией, повышается секреция слизи в дыхательных путях, появляется потливость.

Изменения во внутренних органах однотипны, обусловлены они генерализованной вазодилатацией.
При быстро развивающейся массивной вирусемии в первые часы болезни может возникнуть инфекционно-токсический шок с развитием сердечно-сосудистой недостаточности. В основе его лежат несколько факторов: сосудистый (непосредственное действие вируса на сосуды с повышением их проницаемости, вазодилатацией), геморрагический синдром с поражением надпочечников и дефицитом гормонов, нарушение функции миокарда. У таких больных смерть может наступить в ближайшие часы от начала заболевания.

В результате токсического поражения сосудистого аппарата центральной нервной системы наступает гиперсекреция спинномозговой жидкости, нарушается ликвородинамика, что ведет к повышению внутричерепного давления, может наступить отек мозга. Чаще все же поражаются мягкие мозговые оболочки, сосудистое сплетение, где можно выявить антигены вируса гриппа. В настоящее время не исключается возможность длительного персистирования вируса гриппа в ЦНС по типу медленной инфекции с развитием впоследствии такого патологического состояния, как паркинсонизм.

Частично вирус из организма выделяется почками, что, возможно, и обусловливает тот факт, что в эпителии дистальных канальцев, как и в эндотелии капилляров клубочков, выявляется значительное количество антигена вируса. Почками также выделяются иммунные комплексы, фрагменты клеток, что ведет к сенсибилизации тканей почки и впоследствии, спустя несколько недель и даже месяцев после перенесенного заболевания, может послужить причиной возникновения гломерулонефрита. Разрешающее действие в этом случае может оказать даже фактор, не имеющий антигенной природы (например, переохлаждение).

Инфекционно-аллергический процесс после перенесенной гриппозной инфекции может возникнуть также в эндокарде. Изменения в миокарде, определяемые по ЭКГ как миокардиодистрофия, обусловлены токсикозом и циркуляторными расстройствами.

Отек, очаговые кровоизлияния возникают в печени, но обычно грипп не сопровождается желтухой, цитолитическим синдромом, заметным увеличением печени, признаками печеночной недостаточности. Тем не менее, после перенесенного гриппа типа А, чаще у детей, может развиться синдром Рея — острая энцефалопатия и жировая дистрофия печени. Патогенез развития этого синдрома изучен недостаточно.

При гриппе отмечено угнетение клеточного иммунитета. Наиболее отчетливо выраженное снижение числа Т-лимфоцитов наблюдалось в тех случаях, когда заболевание было вызвано новым подтипом вируса А, отличавшимся по гемагглютинину и нейраминидазе от вирусов, с которыми заболевшие встречались ранее. Полное восстановление популяции Т-лимфоцитов отмечается не ранее чем через 4 нед от начала заболевания. При гриппе также резко снижена фагоцитарная активность нейтрофилов.

Иммунодепрессия, развивающаяся при гриппе, делает возможным присоединение бактериальных осложнений, активацию дремлющих в организме очагов инфекции.