Os pulmões são macroscopicamente vinhosos e apresentam consistência sólida.

Ao microscópio, encontra-se colapso dos espaços aéreos distais e necrose do epitélio dos bronquíolos terminais e dos ductos alveolares, que ficam delineados por densas membranas eosinofílicas.

Membranas hialinas formam-se quando há deficiência do surfactante.

O surfactante, implicado diretamente na patogênese da Doença da Membrana Hialina, é constituído por uma mistura de lecitina e proteínas, sendo sintetizado pelos pneumócitos do tipo I.