病毒侵入牛的呼吸道黏膜后，会引起黏膜的炎症反应。这一过程中，黏膜细胞会出现水肿、坏死并脱落，同时黏液分泌增多，导致呼吸道通畅度减低。
病毒进一步侵袭呼吸道下部，引起气管和支气管的炎症。在炎症反应中，气管和支气管黏膜上皮细胞的破坏会导致细胞屏障的破裂，炎性细胞、纤维蛋白和坏死细胞堆积在管腔内。同时，由于炎症反应的刺激，黏膜下组织会产生过多的炎性渗出物，导致气管和支气管壁的增厚和纤维化。
此外，牛传染性鼻气管炎还会引起肺组织的炎症和病变。炎症反应使得肺泡壁增厚，以及肺泡内炎性渗出物的积聚。病变的严重程度取决于病毒的侵袭程度以及宿主的免疫状态。在严重感染的情况下，肺泡壁的破坏和坏死可能会导致肺部出血、坏死和脓肿形成。