恶性小动脉性肾硬化症是由急进性或恶性高血压引起此时动脉病变主要为动脉壁纤维素样坏死及肌内膜增厚。

1.纤维素样坏死： 该病变被认为是恶性高血压的特征性病变，除可发生于弓状动脉小叶间动脉及入球小动脉，并能从入球小动脉延伸至肾小球毛细血管襻。

纤维素样坏死的发生与严重高血压本身相关，有人发现舒张压需高达150mmHg左右才发生小动脉壁坏死更高，坏死就更严重；又与此时许多血管活性物质异常有关，包括肾素-血管紧张素-醛固酮(RAS)过度激活血管加压素活性增强前列环素减少及激肽水平下降等；此外纤维素样坏死发生还可能与血管内皮损伤引起局部凝血及细胞内钙含量增多等因素相关。

2.肌内膜增厚：同良性小动脉性肾硬化症相似也主要侵犯小叶间动脉及弓状动脉壁发病机制与良性小动脉性肾硬化症时机制相同。