AS的病理变化主要累及体循环系统的大型弹力型动脉和中型弹力型动脉（以冠状动脉和脑动脉罹患最多，肢体动脉、肾动脉和肠系膜动脉次之，脾动脉亦可受累，而肺循环动脉极少受累。
1. 脂质条纹病变 ：特征是内膜的少数平滑肌细胞呈灶性积聚，细胞内外有脂质沉积。脂质成分主要是胆固醇和胆固醇脂，还有磷酯和甘油三酯等；
2. 纤维斑块病变 由内膜增生的结缔组织及含有脂质的平滑肌细胞所组成。脂质主要是胆固醇和胆固醇酯，细胞外周由脂质、胶原、弹力纤维和糖蛋白围绕。病灶处纤维组织增生形成一纤维膜，覆盖于深部大量脂质之上；脂质沉积物中混有细胞碎片和胆固醇结晶。斑块体积增大时，向管壁中膜扩展，可破坏管壁的肌纤维和弹力纤维而代之以结缔组织和增生的新生毛细血管。
3．复合病变 为纤维斑块发生出血、坏死、溃疡、钙化和附壁血栓所形成。可因内膜表面破溃而形成所谓粥样溃疡，破溃后粥样物质进入血流成为栓子，破溃处可引起出血，溃疡表面粗糙易产生血栓，附壁血栓形成又加重管腔的狭窄甚至使之闭塞。
