Microscopicamente si può notare in fase acuta l'infiltrato infiammatorio che coinvolge a tutto spessore la parete arteriosa (da cui il termine di panarterite nodosa, "pan" = "tutto"). Inizialmente l'infiltrato è costituito da monociti-macrofagi con accumulo in particolare nella avventizia del vaso associato a necrosi fibrinoide che coinvolge solo una parte della circonferenza vasale. Successivamente questo viene riassorbito, lasciando un ispessimento fibroso della parete arteriosa.