百日咳杆菌侵入呼吸道后，附着在呼吸道上皮细胞的纤毛上繁殖并产生内毒素，引起纤毛运动障碍和纤毛细胞的破坏。支气管粘膜广泛炎症，粘液分泌物增多，纤毛损伤：积聚的分泌物不断地刺激呼吸道神经末梢，刺激传入至大脑皮层，反射地引起痉挛性咳嗽在大脑皮层咳嗽中枢形成了兴奋灶。因此在恢复期或病愈数月后，由于哭闹等因素仍可诱发百日咳样咳嗽。