L'istologia cerebrale dell'encefalite virale mostra neuroni morti con dissoluzione nucleare ed elevata conta degli eosinofili (ipereosinofilia) all'interno del citoplasma delle cellule se osservati con un microscopio ottico. Poiché l'encefalite è una risposta infiammatoria, sono visibili cellule infiammatorie situate vicino ai vasi sanguigni, come microglia, macrofagi e linfociti. I virioni all'interno dei neuroni sono visibili tramite microscopi elettronici. 