マラリア原虫は，赤血球中で無性生殖により分裂増殖し、その赤血球を破壊してさらに別の赤血球に侵入する。この繰り返しがマラリアの基本的臨床症候のもととなる。
良性マラリアでは、感染赤血球率が全赤血球数の1〜2％をめったに超えないのに対して、熱帯熱マラリア原虫はどの赤血球にも無差別に侵入するため、この感染率は高く、感染赤血球の割合が10%を超えると、重篤な症候を引き起こす。
| 熱帯熱マラリア | 三日熱マラリア | 四日熱マラリア | 卵形マラリア | |
| 感染赤血球の成熟度 | 無関係 | 幼弱球好性 | 老衰球好性 | 幼弱球好性 |
| 感染抵抗性赤血球 | HbSS | Duffy型抗原(-) | ||
| 赤血球内発育時間 | 48時間 | 48時間 | 72時間 | 48時間 |
| 感染赤血球の形態変化 | 大小不同 | 膨大 | 縮小 | 膨大 |
| 感染赤血球内の斑点 | Maurer斑点 | Shuffner斑点 | なし | Shuffner斑点 |
マラリアの発熱発作サイクル
・潜伏期:感染7〜14日で発症するが、初感染の熱帯熱マラリア例ではこれより短いことがある。逆に良性マラリアや予防内服例では、3〜4週後に発症することも稀でない。前駆症状として頭痛、筋痛、易疲労感、食思不振がみられることがある。
・悪寒期:強い悪寒・戦慄とともに目眩、悪心が生じ、体温が急激に上昇して30-60分後に40-41℃に達す
・灼熱期:高熱により眼結膜充血、顔面潮紅がみられ、2-4時間にわたって口渇、頭痛、悪心、関節痛などの訴えがあり、意識混濁に陥ることあり
・発汗期:多量の発汗とともに数時間で解熱し、頭痛や疲労感も消失す
・無熱期:原虫血症は続いているが無症候
このような発熱発作を繰り返すが、特に熱帯熱マラリアでは赤血球への侵襲が乱雑で、稽留熱を呈することもある。
小児と成人における重症熱帯熱マラリアの病態の違い
| 熱帯熱マラリア | 小児例 | 成人例 |
| 病初期の咳 | 頻繁 | 稀 |
| 前駆期間 | 1-2日 | >2日 |
| 明らかな痙攣 | 頻繁（高熱、脳炎、低血糖で） | 少ない（脳炎、低血糖で） |
| 黄疸 | 稀 | 頻繁 |
| 病初期の原虫血症 | >50万/μｌ | 0.5-10万/μｌ |
| 低血糖 | 頻繁（治療に先行する） | 妊婦で稀に（キニーネ投与後） |
| 器質性腎不全 | 稀 | 頻繁 |
| 肺水腫 | 稀 | しばしば |
| 治療中の昏睡期 | 1-2日 | 2-4日 |
| 神経学的後遺症 | 約10% | 稀 |
Severe and complicated malaria, WHO, 1990による
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