破伤风杆菌是一种革兰氏染色阳性厌氧性芽胞杆菌。广泛存在于泥土和人畜粪便中。人体表面极易接触及污染，但破伤风杆菌及毒素均不能侵入正常的皮肤和黏膜，故破伤风常发生于各种创伤后，如火器伤、刀刺伤、烧伤、开放性骨折等，甚至细小的伤口如木刺或钉刺伤，也有可能发生破伤风。不洁分娩通过脐带残端感染导致的新生儿破伤风，过去较为常见，现今随着医疗保健水平的不断提高，已日渐少见。此外，消毒不严的人工流产，胃肠道手术后或摘除留在体内多年的异物后，也偶可发生破伤风。需注意的是，破伤风杆菌是一种厌氧菌，局部伤口的缺氧程度是导致其是否发病的一个重要因素。因此，当伤口深、窄、缺血、组织坏死多、引流不畅、深部异物污染存留或合并其他需氧菌化脓性感染等情况下造成局部伤口严重缺氧时，更易导致破伤风的发生。
破伤风杆菌侵入人体组织后，在缺氧环境中其芽胞发育为增殖体，迅速生长繁殖并产生大量外毒素，被机体吸收入血形成毒血症。外毒素有痉挛毒素和溶血毒素两部分组成，前者对神经组织有特殊的亲和力，能引起肌肉痉挛，是产生临床症状的主要因素；后者可对局部组织及心肌产生损害。一般情况下破伤风菌体及其外毒素在局部创伤处并不引起明显的病理改变，伤口可无急性炎性表现或已愈合，但痉挛毒素可经血液或淋巴系统附和在血清球蛋白上到达神经中枢，作用于脊髓前角细胞或神经肌肉终板，抑制突触释放抑制性传递介质，从而使运动神经元因失去抑制增强其兴奋性，导致骨骼肌紧张痉挛产生苦笑面容、角弓反张等临床体征。此外，破伤风毒素还可阻断脊髓对交感神经的抑制，致使交感神经过度兴奋，引起血压升高、心率加快、体温升高、自汗等表现。
