La penetrazione del batterio nei polmoni si ha per inalazione diretta. La "Legionella" aderisce alla parete delle vie respiratorie grazie alla presenza dei pili. Questa capacità permette al patogeno di vincere la clearance muco-ciliare, la quale può essere ulteriormente ridotta a seguito di varie cause (fumo, malattie polmonari, alcolismo), in tal modo predisponenti l'infezione. La "Legionella" tende a indurre l'attivazione di un'immunità cellulo-mediata, la quale però è inefficace. Il batterio fagocitato prolifera all'interno delle cellule, inducendo rottura di queste ultime. Il ciclo di fagocitosi e citolisi tende a perpetuarsi, ed è più grave nei pazienti con deficit dell'immunità cellulo-mediata (trapiantati, affetti da AIDS, o trattati con glucocorticoidi).