結核性膿胸的病理分期符合普通膿胸的病理分期規律，分為三期；
1、急性滲出期
主要的病理變化是胸膜充血水腫，胸膜腔內出現大量血漿樣滲出液，稀薄清亮，含有較高蛋白質成分，細胞成分少，沒有纖維素沉著。
2、纖維膿性期
髒層胸膜和壁層胸膜出現大量纖維素沉著，在髒層胸膜也就是肺的表面形成纖維素層，影響肺的復張，由於滲出液被回吸收，積液中蛋白質沉積，形成大小不等的蜂窩狀分隔。滲出液變得粘稠，胸水中細胞數增多，多為淋巴細胞。
3、慢性膿胸期
髒層胸膜和壁層胸膜在慢性炎症的刺激下逐漸增厚，形成增厚的纖維板，新生毛細血管和成纖維細胞長入，機化，變硬，兩層纖維板之間為膿腔，裡面有肉芽組織和稠厚的膿液，及乾酪樣壞死物，膈肌表面也常為纖維板包裹。增厚的纖維板束縛肺和膈肌的表面，影響肺和膈肌的運動，導致不同程度的呼吸功能受損。一般的肺表面的髒層胸膜纖維板增厚程度要小於壁層纖維板增厚，有的壁層纖維板增厚超過3cm。壁層纖維板增厚，機化甚至鈣化，纖維板收縮可引起肋間隙變窄，胸廓塌陷，對處於發育期的青少年患者可引起脊柱側彎。
這三期相對應於病程，一般來講，發病2周以內為急性滲出期，2周至4周為纖維膿性期，4周至
6周以後為慢性膿性期。實際上三期的分期是人為劃分的，它們之間沒有嚴格的界限，是循序漸進的過程，在臨床上可以發現有的患者發病一週即有纖維分隔形成。很多臨床醫生習慣將一二期稱為結核性胸膜炎，三期稱為結核性膿胸，實質上結核性膿胸包含結核性胸膜炎。
慢性結核性膿胸的膿液可以向胸壁外穿透，形成自潰性膿胸，膿液穿出胸壁可侷限於胸壁形成胸壁膿腫，也可穿出進入腹部形成腹壁膿腫，也可順著腰大肌間隙向下流注進入下肢，形成腰大肌膿腫和下肢膿腫。膿液侵蝕肋骨、椎骨形成肋骨、椎骨骨髓炎。膿液還可向肺組織腐蝕，形成肺組織乾酪樣壞死灶，如經支氣管形成內引流，則形成支氣管胸膜瘻。
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