肺結節病的主要病變為非特異性肺泡炎、非干酪樣壞死性肉芽腫及病變晚期不同程度的肺間質纖維化。其肉芽腫在病理形態上與結核性肉芽腫相似，但具有以下特點：肉芽腫大小較一致，各自境界清楚，少有融合；結節中心無干酪樣壞死，多核巨細胞可為Langhans型，也可為異物型，結節周圍浸潤的淋巴細胞較少；巨細胞漿中可見到兩種包涵體，即星形體（asteroid body）和Schaumann小體。星形體為胞漿內一個透明區中含有強嗜酸性的放射狀小體；Schaumann小體是球形同心層狀結構，其成分為含鐵和鈣的蛋白質。本病的早期病變為單核細胞浸潤伴纖維母細胞增生的非特異性肺泡炎，進一步可發展為非干酪樣壞死性肉芽腫，病灶內富含網狀纖維，結節易于纖維化。肉芽腫可發生于支氣管和血管周圍的間質中，也可發生于肺泡間隔。病變晚期肺間質發生不同程度纖維化，并可累及胸膜。