Картина поражения центральной нервной системы неспецифична и сходна с таковыми при других невротропных инфекциях и, в частности, при полиомиелите. К числу особенностей патологоанатомических изменений при клещевом энцефалите относятся: 1) диффузность поражения головного и спинного мозга с наиболее распространенными и интенсивными изменениями в стволовой части головного мозга, особенно в ядрах продолговатого мозга и в передних рогах шейного отдела спинного мозга; 2) наличие в ядрах нервных клеток аммонова рога ацидофильных внутриядерных включений, обнаруживаемых как у погибших от клещевого энцефалита людей, так и у зараженных мышей Важной чертой поражения центральной нервной системы является также наличие очагов воспалительных изменений, представляющих разные стадии развития процесса в разных областях головного и спинного мозга, свидетельствующих о том, что поражение разных отделов нервной системы при этом заболевании возникает не одновременно.

Иногда прогрессирование процесса в спинном мозгу клинически протекает по типу восходящего паралича Ландри. Постоянны также поражения нервных клеток и воспалительные изменения в нервных ганглиях, из которых наиболее выраженные изменения имеют место в верхних шейных симпатических узлах, межпозвоночных узлах, включая и гассеровы узлы, и в пучковом узле блуждающего нерва.