急性呼吸窘迫綜合徵主要的病理改變是肺泡上皮損傷和肺毛細血管通透性增加，從而導致急性非心源性肺水腫。主要是以肺容積減少、通氣/血流比例失調所導致的低氧血癥，肺血管痙攣和肺微小血栓形成導致的肺動脈高壓為主要表現。早期肺泡通透性增加和上皮細胞損傷，會導致肺泡裡面有大量液體積聚，液體裡面含有豐富的蛋白質等，這樣的情況下，就會導致肺水腫、炎症細胞浸潤、肺損傷。