采采蠅叮咬人時常引起皮下出血，錐蟲在該處發育繁殖，引起炎癥反應，有時引起硬性下疳。以后錐蟲進入血液循環與淋巴系統，繼續分裂繁殖，散播全身，形成淋巴血液期（I期）。錐蟲可以引起機體產生抗體，其繁殖也受抗體限制，但由于錐蟲表面糖蛋白抗原的變異特性，使寄生蟲逃避宿主的免疫反應，即“免疫逃避”，致使宿主雖然產生大量的IgM，而錐蟲仍能在人體內長期生存，并表現為寄生蟲血癥的波動。抗原-抗體反應也是造成病變的因素。長期感染，錐蟲在中樞神經系統內可引起腦膜腦炎（Ⅱ期）。
早期有淋巴結和脾臟腫大，淋巴結穿刺活體檢查錐蟲陽性。病期6個月以上細胞浸潤減少并代以結締組織。心內、外膜可見點狀及大量出血，心肌炎較常見，表現為心臟肥大、心包膜炎及積液。中樞神經系統病變，早期腦膜有淋巴細胞、漿細胞和巨噬細胞浸潤，晚期可出現全腦炎，腦組織充血及散在出血點，并可查見錐蟲；1～2年后主要累及基底節，中腦、間腦、腦白質、灰質和周圍神經有脫髓鞘現象，最后導致皮質下萎縮。肝臟有出血、充血和局灶性壞死。