颅骨化脓性骨髓炎的病理形态，分为破坏性和增殖性两种。增殖性骨髓炎以局部骨质增生为主，乃由于慢性炎症刺激骨膜所致。在感染的急性期，病变区有渗出性改变，骨髓腔内有渗出液和炎性细胞浸润。进入慢性期后，渗出性改变渐由修复性改变所替代，病变区出现纤维母细胞和成骨细胞，形成肉芽肿和致密的新骨。
颅骨骨髓炎的蔓延途径有二：一是沿板障血管，通过血栓性静脉炎向四周扩大;另一是先引起邻近硬脑膜的血栓性静脉炎或头皮感染，然后再经导静脉蔓延到邻近的颅骨。前一种蔓延灶与原发病灶连接，后一种蔓延灶可与原发灶相隔离，形成多灶性的颅骨骨髓炎。
在儿童，由于骨缝未愈合，颅缝内没有血管，有阻止感染蔓延到邻近颅骨的作用，故病变多局限于一块颅骨。开颅骨瓣形成术后骨髓炎也只影响骨瓣，骨窗邻近颅骨多不受累。由于板障内积聚的脓液侵蚀，颅骨板可被穿破，其中内板较外板易受侵蚀。
外板穿破后可形成骨膜下脓肿，内板破坏则可并发硬脑膜外脓肿，甚至脑脓肿。由于骨膜在病变早期即被破坏，故颅骨化脓性骨髓炎的骨膜下新骨形成较少，此外，不象在长骨那样容易产生死骨，即使形成死骨也往往较小，这与颅骨及其附着的头皮具有充沛的血液供应等因素有关。金黄色葡萄球菌和厌氧链球菌是最常见的致病菌，其次为表皮葡萄球菌、粘质沙雷氏菌等。
