小児におけるアデノウイルス感染症の原因はアデノウイルスです。アデノウイルス感染の侵入経路は、ほとんどの場合上気道ですが、結膜や腸管の場合もあります。アデノウイルスはピノサイトーシスによって細胞質に入り込み、感受性のある上皮細胞および所属リンパ節の核に到達します。感染細胞の核内でウイルスDNAが合成され、16~20時間後に成熟ウイルス粒子が出現します。この過程を経て感染細胞は分裂を停止し、死滅します。上皮細胞および所属リンパ節におけるウイルスの増殖は、潜伏期と一致します。
放出されたウイルス粒子は、感染していない細胞に侵入し、血液中に侵入します。まず、鼻粘膜、咽頭後壁、扁桃腺が侵されます。この過程では、局所リンパ節も関与します。炎症性変化は顕著な滲出性成分を伴い、多量の漿液分泌物と粘膜の腫脹を引き起こします。結膜が侵されると、粘膜上に滲出液が貯留し、薄い膜が形成されることがあります。
アデノウイルスは肺に侵入し、気管支および肺胞の粘膜上皮で増殖し、肺炎や壊死性気管支炎を引き起こします。また、アデノウイルスは糞口感染や血液を介して腸管にも侵入します。ウイルス血症は、呼吸器や消化管だけでなく、腎臓、肝臓、脾臓にも影響を及ぼします。致死的な症例では、脳浮腫が認められることがあります。アデノウイルス感染症における気管支肺症状の発症機序には、ウイルス感染に加え、細菌感染も関与しています。