當出現高血壓危象時，全身小動脈均可發生暫時性強烈收縮，一方面引起血壓急劇升高，另一方面導致多髒器缺血缺氧，出現一系列功能異常的表現。同時，小動脈本身亦可因痙孿收縮出現血管壁異常改變而滲出或出血，其中髒器受累以心、腦、腎、眼最為多見。
腎髒受累時，尿常規檢查可出現少量蛋白、紅細胞、細顆粒或透明管型；酚紅排洩率減低，血尿素氮和肌酐增加，尿素或內生肌酐清除率減低等。
腦受累出現高血壓腦病時，主要表現為腦脊液壓力升高，腦脊液內蛋白含量增高。
眼動脈受累出現眼底滲出或出血，視神經乳頭水腫。
另外，血中游離腎上腺素或去甲腎上腺素可增加，血糖亦可升高。
