Более тяжелые изменения возникают при гемартрозе. Представления некоторых исследователей о том, что кровь в полости сустава не свертывается вследствие особых свойств синовиальных оболочек, рядом авторов оспаривается. По данным Риделя (Riedel, цит. по Ризак и Винклер), через 30 минут после травмы V3 крови находится в свернувшемся состоянии и 2/3 — в жидком.

Кровяные свертки и фибрин откладываются на поверхности суставных хрящей и синовиальной оболочки, в которой возникает картина асептического продуктивного воспаления, что затрудняет резорбцию крови (В. Н. Павлова и др.). Синовиальная оболочка имбибируется кровью, а в дальнейшем в ней откладывается гемосидерин. Свертки крови могут подвергнуться организации и превратиться в свободные внутрисуставные тела или полностью рассосаться.

В суставном хряще при гемартрозе нередко возникают дистрофические изменения, происхождение которых связывают не только с травмой, но и с длительной иммобилизацией сустава (Н. Н. Приоров, М. Ф. Ерецкая и др.). Повреждение суставного хряща наблюдается при ранении сустава, ущибах, вывихах. Непосредственно в зоне ранения происходит дистрофия хряща и рассасывание его как с поверхности, так и со стороны костномозговых пространств, причем субхондральная костная пластинка исчезает (Т. П. Виноградова).

В дальнейшем дефекты хряща заполняются рубцовой тканью.