腦膿腫的形成是一連續過程，可分為三期：
(1) 急性腦膜炎、腦炎期：化膿菌侵入腦實質后，病人表現明顯全身感染反應和急性局限性腦膜炎、腦炎的病理變化。腦炎中心部逐漸軟化、壞死，出現很多小液化區，周圍腦組織水腫。病灶部位淺表時可有腦膜炎癥反應。
(2) 化膿期：腦炎軟化灶壞死、液化，融合形成膿腫，并逐漸增大。如融合的小膿腔有間隔，則成為多房性腦膿腫，周圍腦組織水腫。病人全身感染征象有所好轉和穩定。
(3) 包膜形成期：一般經1～2周，膿腫外圍的肉芽組織由纖維組織及神經膠質細胞的增生而初步形成膿腫包膜，3～4周或久膿腫包膜完全形成。包膜形成的快慢與致病菌種類和毒性及機體抵抗力與對抗菌素治療的反應有關。