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La patogenia de este tipo de lesiones consiste en una entrada hematógena de las bacterias que se acantonarían en algún punto del hueso generando una reacción inflamatoria supurativa. La particular anatomía de los vasos sanguíneos en los huesos favorece que se dé este fenómeno. Esta inflamación puede destruir y debilitar el hueso hasta el punto de que la vertebra afectada puede acabar fracturándose liberando material purulento y fragmentos de hueso en el canal vertebral afectando a la médula espinal. Si no hay fractura, la inflamación puede extenderse hacia tejidos adyacentes: musculatura espinal, pleura o peritoneo o hacer protrusión al canal espinal. Por otra parte, la inflamación puede cronificar y quedar contenida, sin presentar signos clínicos y ser detectada sólo como hallazgo de matadero. Otra consecuencia de una osteomielitis pueden ser los secuestros: fragmentos de tejido óseo necrótico rodeados de tejido inflamatorio o, en casos más crónicos, tejido fibroso.
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