脑瘫的病理改变很广泛，主要为脑干神经核，皮质，灰质团块的神经元结构改变以及白质中神经纤维变化及髓鞘分离等。痉挛型双瘫以脑室周围白质软化改变为主，多见于早产儿，不随意运动型可见基底节病变或脑室周围白质软化；共济失调型大部分为先天性小脑发育不全；痉挛型偏瘫主要是对侧脑损伤。从原因分析病理变化主要有；发育障碍和脑损伤，中枢神经系统发育障碍或损伤类型主要累及锥体系，锥体外系和小脑三大体系。
1中枢神经系统发育障碍及先天畸形，脑发育不全 常见额叶，颞叶，脑室周围，脑白质等。先天畸形主要有神经管闭合不全而形成无脑畸形，脑膜膨出和脑膜脑膨出。中脑水管畸形等；脑泡演化发育障碍导致全前脑畸形，小脑扁桃体下疝畸形等；神经元移行及脑回形成障碍导致神经元异常，平脑回或无脑回，巨脑回畸形，多小脑回畸形等；联合障碍或中线结构异常可有缺如或发育不全，透明隔缺如或发育不全等。
2脑室周围白质软化  是脑损伤的主要神经病理改变，是存活患儿出现神经发育和行为障碍的主要原因。其发生机制为未成熟儿脑室旁白质供血动脉发育不完善。终动脉侧支循环尚未建立，由缺氧缺血所致。现已证实早产儿pvl与脑瘫发生有紧密联系，典型临床表现是痉挛型双瘫或四肢瘫。亦与皮质脊髓束神经纤维受损有关。视觉损伤可能与pvl有关，表现为不同程度的视觉感知障碍，视觉发育延迟，视力障碍，视野缺损，斜视，眼球震颤，眼球追随运动缺陷等。可能是因为未成熟的视觉系统对不良事件较为敏感。Pvl使视放射白质纤维缺失，皮层输入、输出纤维受损从而导致视交叉后视路内神经元间。皮层与皮层下中枢之间信息传递障碍所致。
3 神经生化的改变  根据体外实验和动物实验结果认为，自由基和神经递质如谷氨酸盐可促进脑组织坏死。
4产伤所致脑损伤  产伤可为颅外产伤。颅骨产伤和颅内产伤。颅内产伤主要为硬脑膜撕裂。硬膜下血肿，脑缺血性梗赛等 与脑瘫关系密切的主要是后两种  。
5胆红素脑病  高胆红素血症时，胆红素通过血脑脊液屏障，损伤中枢神经系统的某些神经核，导致脑瘫病变的特点是基底节，海马。丘脑下部。齿状核等被染成亮黄色或深黄色。上述部位可有神经元变性，坏死，神经胶质细胞增生等变化。
6缺氧缺血性脑病  脑缺氧缺血是构成围生期胎儿或婴儿脑损伤的主要原因。基本病变主要有；脑水肿，脑组织坏死...