衣原体感染人体后，首先侵入柱状上皮细胞并在细胞内生长繁殖，然后进入单核巨噬细胞系统的细胞内增殖。由于衣原体在细胞内繁殖，导致感染细胞死亡，同时尚能逃避宿主免疫防御功能，得到间歇性保护。衣原体的致病机理是抑制被感染细胞代谢，溶解破坏细胞并导致溶解酶释放，代谢产物的细胞毒作用，引起变态反应和自身免疫。
当人体感染衣原体后，产生特异性的免疫，但是这种免疫力较弱，持续时间短暂，因此，衣原体感染容易造成持续，反复感染，以及隐性感染。
细胞免疫方面，大部分活动性已治愈的衣原体患者，给予相应的抗原皮内注射时，常引起迟发型变态反应。这种变态反应可用淋巴细胞进行被动转移。此种免疫性很可能是T细胞所介导。体液免疫方面，在衣原体感染后，在血清和局部分泌物中出现中和抗体。中和抗体可以阻止衣原体对宿主细胞的吸附，也能通过调理作用增强吞噬细胞的摄入。
