Vi khuẩn não mô cầu xâm nhập qua đường hô hấp, cư trú ở niêm mạc mũi họng. Nhờ enzyme và vỏ polysaccharide đặc biệt, chúng tránh được hệ miễn dịch, bám lâu trên niêm mạc, thậm chí ở người khỏe mạnh. Khoảng 10-20% người mang vi khuẩn mà không có triệu chứng, ở vùng dịch có thể tới 50%, thời gian mang trung bình 9 tháng, nhiều trường hợp trên 16 tháng. Đây là nguồn lây âm thầm trong cộng đồng.
Khi miễn dịch suy giảm, vi khuẩn dễ xâm nhập gây viêm màng não, nhiễm khuẩn huyết, tỷ lệ tử vong tới 50% nếu không điều trị, tỷ lệ này còn tới 8-15% ngay cả khi phát hiện sớm và điều trị tích cực. Khoảng 20% người sống sót có di chứng nặng như cụt chi, liệt, điếc, co giật, rối loạn tâm thần. Ngoài ra, não mô cầu còn gây viêm khớp, viêm phổi, viêm kết mạc, viêm niệu đạo... với triệu chứng kéo dài, dễ nhầm lẫn.
