基本病理生理變化是全身小動脈痙攣，內皮細胞功能障礙，全身各系統靶器官血流灌注減少而造成損害，出現不同的臨床征象。包括心血管、血液、腎臟、肝臟、腦和子宮胎盤灌流等。
心血管系統
小血管廣泛痙攣，外周血管阻力增加，平均動脈壓升高，左心室舒張末期壓力升高，收縮功能下降；加之冠狀動脈痙攣導致不同程度的心肌損害，形成低排高阻型血流動力學改變，很容易發展為急性左心功能衰竭。
血液系統
血液系統主要病理改變為凝血狀態異常、血液濃縮，血漿膠體滲透壓下降。
凝血
部分子癇前期患者出現血小板減少，血漿中部分凝血因子的水平降低，紅細胞形態異常和急性溶血。
血容量、滲透壓
由于血管收縮、內皮細胞損傷、通透性增加等原因，導致血液濃縮，實際有效循環血量減少，表現為紅細胞比容增加，血液粘滯度增加等。由于大量蛋白從尿中丟失，可引起嚴重的低蛋白血癥，患者血漿膠體滲透壓降低，嚴重者可出現全身明顯水腫，甚至出現包括腹腔、胸腔、心包腔的漿膜腔積液。
腎臟
病理改變為腎小球毛細血管內皮增生，內皮細胞腫脹增大，內皮下纖維素沉積。患者腎灌注和腎小球濾過率下降，腎小球基底膜受損，通透性增加，出現蛋白尿。
肝臟
肝臟細胞缺血缺氧壞死，嚴重時出現門靜脈周圍出血，甚至肝被膜下血腫形成，自發性肝破裂。
腦
腦血管痙攣，通透性增加，腦水腫、充血、局部缺血、血栓形成及出血等。腦血管阻力及灌注壓均增加，腦血管自身調節功能喪失。
子宮胎盤灌流
子宮螺旋小動脈血管痙攣，及子宮蛻膜和基層血管發生急性動脈粥樣硬化，導致胎盤灌流下降及胎盤功能下降。