Типичными морфологическими признаками ОДП являются дистрофические и некротические изменения эпителия начальных его отделов. При более тяжелых поражениях эти процессы распространяются на начальные отделы трахеи и бронхов. Одновременно с поражением эпителиального покрова в толще слизистой оболочки отмечаются нарушения кровообращения: полнокровие, отек, повышение проницаемости капилляров, кровоизлияния. Параллельно возникают расстройства кровообращения в альвеолярной ткани. Уже через несколько часов после травмы в стенках пораженных бронхов развиваются гнойные эндо-бронхиты, а в легких — пневмония.

Дыхательная недостаточность, возникающая в первые часы после травмы, скорее является следствием выраженного бронхо-спазма, чем отека гортани, как полагают многие исследователи. Повышение сосудистой проницаемости способствует развитию отека легких, а нарушение дренажной функции бронхов — ранним бронхитам и пневмониям, что служит одной из причин дыхательной недостаточности.

Изучая особенности нарушения функции внешнего дыхания у больных с ОДП, В. М. Семенов и С. И. Киселев установили, что ОДП приводит к легочной гипервентиляции; минутный объем дыхания (МОД) возрастает в среднем на 42% от должной величины, но, несмотря на это, минутное поглощение кислорода увеличивалось только на 18%, что свидетельствовало о снижении диффузных свойств альвеолярно-капиллярных мембран. Оксигенация артериальной крови у обожженных с ОДП достоверно снижалась до 92,6 ±0,4%, но при этом увеличение артериовенозной разницы по кислороду до 36,4% НЬ0₂ (у пострадавших без ОДП- 28,7%) за счет повышенного поглощения кислорода тканями свидетельствовало об интенсификации процессов внутриклеточного окисления. Нарушения внешнего дыхания были наиболее выражены на 2-е сутки после ОДП — период отека, бронхо-спазма и инфекционных осложнений.