天花病毒属于正痘病毒。正痘病毒属内的病毒在形态，大小，结构，对外界抵抗力，免疫学特性等方面均十分相似，天花与类天花病毒所产生的痘疱较小，边缘完整而突起，痘苗病毒所产生者则较大，边缘不整齐，天花病毒致病力较强，但所致细胞病变较痘苗病毒稍慢，天花，类天花，痘苗病毒能在多种细胞组织培养中增生，天花病毒引起典型天花。
天花病毒外观呈砖形，约200微米×300微米，抵抗力较强，能对抗干燥和低温，在痂皮，尘土和被服上，可生存数月至一年半之久，天花病毒有高度传染性，没有患过天花或没有接种过天花疫苗的人，不分男女老幼包括新生儿在内，均能感染天花，天花主要通过飞沫吸入或直接接触而传染。
发病机制
通过呼吸道吸入是天花的主要传播途径，天花病毒吸附于易感者上呼吸道的上皮细胞表面并入侵，迅速到达局部淋巴结及扁桃体等淋巴组织，大量复制后入血，形成第一次短暂的病毒血症，通过血流，感染全身单核巨噬细胞，并在其内继续复制及释放入血，导致第二次病毒血症，通过血循环，病毒更广泛地播散到全身皮肤，黏膜及内脏器官组织，此时患者发生高热，全身不适，经过2～3天的前驱症状后，出现天花痘疹，由于天花病毒不耐热，故患者发热后，病毒血症仅维持短暂的时期，发热的次日，患者血中一般难以再检出病毒，病毒主要存在于皮肤等温度较低的组织中，天花病毒入侵皮肤组织细胞后，先在真皮层增生，使真皮层毛细血管扩张，胞质出现空泡，核浓缩，消失，临床上出现斑疹;随后，病毒侵入表皮层细胞大量增生，使局部肿胀，皮层增厚，出现丘疹，此后细胞变性，坏死，细胞间有液体渗出，形成疱疹，破坏不全的细胞在疱疹中成为分隔，形成许多小房;由于深层细胞壁的牵引，使天花的疱疹中央部凹下成脐状，显微镜下观察，疱疹周围上皮细胞的胞质内，可见周界清晰的包涵体，呈圆形，直径1～4µm，当大量炎症细胞渗入水疱内，即成脓疱疹，脓疱疹内的液体吸收后，则形成硬痂，因破溃及搔抓，脓疱疹易发生继发性细菌感染，使局部皮肤深层病损恶化，亦使全身的中毒性症状加重，脓疱疹期，肝脾可肿大，若口腔，鼻咽部发生继发感染，可导致颈淋巴结肿大，若脓疱只侵及表皮层，脱痂后的瘢痕不甚明显;倘若累及真皮层或有继发感染，则形成遗留终身的凹陷性瘢痕，由于缺乏角质层，黏膜病损的破裂比皮肤破损更快，黏膜的病变很易形成深浅不同的溃疡，而不形成疱疹，病毒易于从溃疡处大量排出;所以，在患者早期的传染性上，黏膜病损起着重要作用，呼吸道，消化管，泌尿道，阴道等处黏膜均可受累，由于溃疡周围显著的炎症反应，可导致严重的症状，倘若波及角膜，可引起角膜混浊，溃疡，或继发细菌性感染，致使患者失明。
