第I、Ⅱ度營養不良患兒的病理變化表現為皮下脂肪減少， 糖原儲備不足及肌肉輕度萎縮。 在第Ⅲ度營養不良的病例， 可見腸壁變薄、粘膜皺襞消失， 心肌纖維混濁腫脹， 肝臟脂肪變性， 淋巴組織和胸腺顯著萎縮， 90%的脂肪消失， 各臟器如肝、胰、心、腦、甲狀腺等均見縮小。
由於營養不足(尤其是熱量和蛋白質都不足)和機體缺乏消化、吸收與利用功能， 體內原有的糖原先行動用， 繼之脂肪消減， 最後蛋白質消耗， 形成負氮平衡。 即使不發生水腫， 血漿(或血清)白蛋白的水準多低於正常， 血糖減低， 膽固醇下降。 基礎代謝僅為正常小兒的70%或更低。
Advertisiment
維生素A、B、C、D、鈣、鐵、鋅及其它微量元素的缺乏常與營養不良並存， 因此同時可併發相應的缺乏症狀。 營養不良的小兒營養素攝入往往不平衡， 常伴有血鋅過低。
體液和細胞免疫都低落， 尤以細胞免疫系統為甚。 常出現革蘭氏陰性細菌感染和皰疹， 淋巴細胞轉化率降低和結核菌素試驗呈陰性反應。 除了C4外， 補體系統其它成分都低落。
