（1）原發感染
在結核病普遍流行的國家和地區，人們常常在不知不覺中受到結核分枝桿菌的感染。當首次吸入含結核分枝桿菌的微滴後，是否感染取決於結核分枝桿菌的毒力和肺泡內巨噬細胞固有的吞噬殺菌能力。結核分枝桿菌的類脂質等成分能抵抗溶酶體酶類的破壞作用，如果結核分枝桿菌能夠存活下來，並在肺泡巨噬細胞內外生長繁殖，這部分肺組織即出現炎性病變，稱為原發病竈。原發病竈中的結核分枝桿菌沿著肺內引流淋巴管到達肺門淋巴結，引起淋巴結腫大。
原發病竈和腫大的氣管支氣管淋巴結合稱為原發復合征。原發病竈繼續擴大，可直接或經血流播散到鄰近組織器官，發生結核病。
當結核分枝桿菌首次侵入人體開始繁殖時，人體通過細胞介導的免疫系統對結核分枝桿菌產生特異性免疫，使原發病竈、肺門淋巴結和播散到全身各器官的結核分枝桿菌停止繁殖，原發病竈炎癥迅速吸收或留下少量鈣化竈，腫大的肺門淋巴結逐漸縮小、纖維化或鈣化，播散到全身各器官的結核分枝桿菌大部分被消滅，這就是原發感染最常見的良性過程。但仍然有少量結核分枝桿菌沒有被消滅，長期處於休眠期，成為繼發性結核的潛在來源。
（2）結核病免疫和遲發性變態反應
肺結核病主要的免疫保護機制是細胞免疫，體液免疫對控制結核分枝桿菌感染的作用非常重要。人體受結核分枝桿菌感染後，首先是巨噬細胞做出反應，肺泡中的巨噬細胞大量分泌白細胞介素（簡稱白介素）-1 、白介素-6 和腫瘤壞死因子（TNF）-a 等細胞因子使淋巴細胞和單核細胞聚集到結核分枝桿菌入侵部位，逐漸形成結核肉芽腫，限制結核分枝桿菌擴散並殺滅結核分枝桿菌。T 細胞有獨特作用，其與巨噬細胞相互作用和協調，對完善免疫保護作用非常重要。T 淋巴細胞有識別特異性抗原的受體，CD4+T 細胞促進免疫反應，在淋巴因子作用下分化為第壹類和第二類輔助性T 細胞（Thl和Th2）。細胞免疫保護作毛用以Thl 為主，Thl 促進巨噬細胞的功能和免疫保護力。白介素-12 可誘導Thl 的免疫作用，刺激T 細胞分化為Thl，增加γ- 幹擾素的分泌，激活巨噬細胞抑制或殺滅結核分枝桿菌的能力。結核病免疫保護機制十分復雜，壹些確切機制尚需進壹步研究。
1890 年Koch 觀察到，將結核分枝桿菌皮下註射到未感染的豚鼠，10 ～ 14 日後局部皮膚紅腫、潰爛，形成深的潰瘍，不愈合，最後豚鼠因結核分枝桿菌播散到全身而死亡。而對3 ～ 6 周前受少量結核分枝桿菌感染和結核菌素皮膚試驗陽轉陰的動物，給予同等劑量的結核分枝桿菌皮下註射，2 ～ 3 日後局部出現紅腫，形成淺表潰爛，繼之較快愈合，無淋巴結腫大，無播散和死亡。這種機體對結核分枝桿菌再感染和初感染所表現出不同反應的現象稱為Koch 現象。較快的局部紅腫和表淺潰爛是由結核菌素誘導的遲發性變態反應的表現；結核分枝桿菌無播散，引流淋巴結無腫大以及潰瘍較快愈合是免疫力的反映。免疫力與遲發性變態反應之間關系相當復雜，尚不十分清楚，大致認為兩者既有相似的方面，又有獨立的壹面，變態反應不等於免疫力。
（3）繼發性結核
繼發性結核病的發病，目前認為有兩種方式：原發性結核感染時期遺留下來的潛在病竈中的結核分枝桿菌重新活動而發生的結核病，此為內源性復發；據統計約10% 的結核分枝桿菌感染者，在壹生的某個時期發生繼發性結核病。另壹種方式是由於受到結核分枝桿菌的再感染而發病，稱為外源性重染。兩種不同發病方式主要取決於當地的結核病流行病學特點與嚴重程度。繼發性結核病與原發性結核病有明顯的差異。繼發性結核病有明顯的臨床癥狀，容易出現空洞和排菌，有傳染性，所以，繼發性結核病具有重要臨床和流行病學意義，是防治工作的重點。
繼發性肺結核的發病有兩種類型，壹種是發病慢，臨床癥狀少而輕，多發生在肺尖或鎖骨下，痰塗片檢查陰性，壹般預後良好。
另壹種是發病快，幾周前肺部檢查還是正常，發現時已出現廣泛的病變、空洞和播散，痰塗片檢查陽性。這類患者多發生在青春期女性、營養不良、抵抗力弱的群體以及免疫功能受損的患者。