Пути заражения: контактный, алиментарный и аспирационный. Принимая во внимание губительное действие желудочного сока на бруцелл, можно полагать, что при алиментарном заражении возбудитель инвазирует через верхние отделы ЖКТ. Из первоначальных ворот бруцеллы диссеминируют по лимфатическим путям и депонируются в лимфатических узлах.
В первые 5-10 суток бактерии размножаются в макрофагах регионарных лимфатических узлов (миндалины, заглоточные, подчелюстные, язычные, шейные узлы и лимфоидная ткань подвздошно-слепокишечного отдела кишечника), несмотря на то, что последние способны к частичному внутриклеточному их уничтожению (при малых дозах заражения способны полностью элиминировать возбудитель). Показано, что бруцеллы выделяют низкомолекулярные продукты, ингибирующие фагосомо-лизосомальное слияние. Морфологически отмечают диффузную пролиферацию и гиперплазию элементов ретикулоэндотелиальной системы. К 20 суткам начинается процесс формирования гранулeм, представленных крупными эпителиоидными клетками.
Из разрушенных макрофагов бруцеллы попадают в кровоток, что приводит к инфицированию печени, селезенки, почек, костного мозга, эндокарда (нельзя исключить и того, что возбудитель может сразу захватываться фагоцитами крови в месте внедрения и гематогенно диссеминировать). В пораженных органах находят очаги некроза, окруженные инфильтратами.
В дальнейшем бактерии могут попасть в молочные железы и появиться в молоке.
При зоонозах, вызванных бруцеллами, инфицирование плаценты и тканей плода животных приводит к абортам, тогда как при бруцеллезе беременных женщин спонтанные аборты регистрируют не чаще, чем у здоровых. Столь разительное различие обусловлено наличием ускоряющего рост бруцелл i-эритритола в плаценте животных.