化脑易发生在婴幼儿的一个主要原因是小儿的免疫和脑的保护屏障（医学上称为血脑屏障）功能发育尚不完善；有的孩子则由于长期营养不良所致。这时如果孩子患有中耳炎、乳突炎、副鼻窦炎或是发生头颅外伤时，病菌可直接侵入或由邻近组织的感染（如乳突炎、中耳炎）向颅内扩展，而引起化脓性脑膜炎。有的时候细菌也可以通过鼻咽部、上呼吸道、皮肤、粘膜、胃肠道通过血管或周围的淋巴组织进入脑，引起脑膜炎。有的细菌可经先天畸形的部位（如腰骶部的皮肤窦道）引起脑膜炎的反复发作。引起化脑的病原菌种与发病年龄有关，如新生儿和年龄小于2个月的婴儿以革兰氏阴性细菌如大肠杆菌、B组溶血性链球菌、金黄色葡萄球菌等为主；出生2个月到儿童时期则以脑膜炎双球菌、流感嗜血杆菌和肺炎链球菌为主；12岁以后的小儿以脑膜炎双球菌及肺炎链球菌多见。

      化脓性脑膜炎可使患儿大脑普遍受累，脑组织表面及脑底、脑沟、脑裂和脊髓表面均有不同程度的脓性渗出物。造成广泛的炎性粘连及脓液积聚。多数情况下由于大脑底部炎症后的广泛粘连等，可影响脑脊液的再吸收而出现交通性脑积水。有时脓液可包围神经及神经根，引起脑膜刺激征及肢体的瘫痪。血管壁也受到炎症细胞的浸润而导致血管内皮细胞损伤、血管狭窄、继发性缺血及梗塞。由于缺氧、脑内血液循环的障碍、中毒及发热等可影响脑细胞的功能以致出现惊厥、神志改变甚至神经系统的症状。