結核性腦膜炎約佔全身性結核病的6%，結核桿菌經血播散後在軟腦膜下種植，形成結核結節，結節破潰後大量結核菌進入 蛛網膜下 。
結核桿菌侵入淋巴系統進入局部淋巴結，因菌血症經血行播散進入腦膜和腦實質，包括室管膜下等部位，並在此複製。當宿主免疫功能降低或因年老，病竈內的結核菌激活而破入蛛網膜下腔，隨腦脊液播散，歷時數天至數週即可引起結核性腦膜炎。
結核性腦膜炎多爲全身性粟粒結核病的一部分，通過血行播散而來。北京兒童醫院1964～1977年所見1180例結腦中，診斷出粟粒型肺結核者佔44.2%。在這14年，從152例結腦的病理解剖發現，有全身其他臟器結核病者143例(94%)；合併肺結核者142例(93.4%)(其中以粟粒型肺結核佔首位)；合併肝脾粟粒結核約佔62%，腎粟粒結核41%，腸及腸繫膜淋巴結核約佔24%。
原發結核病病變行成時，病竈內的結核桿菌可經血行而停留在腦膜、腦實質、脊髓內，形成隱匿的結核病竈，包括結核節結、結核瘤。當上述病竈一旦破潰。結核菌直接進入蛛網膜下腔，造成結核性炎症。此外，腦附近組織如中耳、乳突、頸椎、顱骨等結核病竈，亦可直接蔓延，侵犯腦膜，但較爲少見。
結核性腦膜炎的發生，與患原發結核時機體貼的高度過敏性有關。從發病原理來看，結核性腦膜炎系繼發性結核病，因此，應重視查找原發病竈。但也有少數病例，原發病竈已愈或找不到，對這類病例，更是應該提高警惕，免得誤診。
