對患膿毒症的病人進行實驗室檢查時，白細胞計數明顯增高，一般常可達（20～30）x109/L以上，或降低、左移、幼稚型增多，出現毒性顆粒。
當免疫防禦能力缺陷、反應過高或過低的情況下，微生物侵入人體時，可以通過內源性致炎物質導致膿毒血癥的發生和發展。早期起關鍵作用的是細胞因子，在內毒素刺激下，單核細胞產生炎症因子如腫瘤壞死因子（TNF）和白介素-1（IL-1），這些炎症因子能促進中性粒細胞與內皮細胞粘附，啟用凝血系統，釋放大量的炎性介質，包括其它細胞因子、白三烯及蛋白酶等，同時也產生抗炎性介質如IL-6、IL-10等。IL-1和TNF二者有協同作用，具許多相同的生物學效應。
對膿毒血癥動物模型研究表明，抑制IL-1和TNF可以改善器官功能並能提高存活率。IL-8能夠趨化中性粒細胞，導致炎症遷延不愈。IL-6和IL-10可能起負性調控作用，抑制TNF的產生，增強急性時相反應物質和免疫球蛋白的作用，抑制T淋巴細胞和巨噬細胞的功能。
出現毒性顆粒的症狀診斷為：
1、驟起寒戰，繼以高熱可達40一41℃，或低溫，起病急，病情重，發展迅速；
2、頭痛、頭暈、噁心、嘔吐、腹脹，面色蒼白或潮紅、出冷汗。神志淡漠或煩躁、譫妄和昏迷；
3、心事加快、脈搏細速，呼吸急促或困難；
4、肝脾可腫大，嚴重者出現黃疸或皮下出血淤斑等。
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