結腸血管擴張癥的病變好發于右半結腸，尤其是盲腸，文獻報道大約75%分布于盲腸和升結腸，12%位于橫結腸，12%位于左半結腸，少數病變還可位于消化道的其他部位，包括胃、十二指腸、空腸和回腸。在伴有門脈高壓癥的患者中病變大多為散在多發，在其他患者中病變大多為單發。除門脈高壓癥以外，約60%的患者還可伴有心血管、肺和腎臟的疾病，不伴有皮膚或內臟血管瘤病變。在未經特殊處理的普通甲醛乙醇固定標本上，結腸血管擴張癥病變的典型病理表現比較難以被發現，尤其是早期病變。Boley報道在被血管造影證實的病變中，普通病理檢查的發現率僅為30%左右。
肉眼觀察見早期和較輕的病變黏膜完整，沒有特殊表現；中晚期患者在病變部位可見黏膜呈珊瑚樣改變(圖1)，隆起曲張的靜脈呈放射狀分布，向中心匯集于一較粗大的中央穿透靜脈；病變嚴重的患者可見局部黏膜糜爛。
組織學檢查顯示病變直徑大多在0.1～1cm，病變部位黏膜完整，病變內沒有細胞的增生和血管的芽生。最常見而明顯的早期異常是在黏膜下可見到明顯擴張而迂曲的薄壁血管，絕大多數僅有內皮細胞層，偶爾有少量的平滑肌，在結構上相似于擴張的靜脈。中晚期患者可在黏膜下層見到由局限性靜脈或擴張的毛細血管組成的血管團。在更加廣泛的病變，黏膜下擴張靜脈數目增多、變形，血管穿過黏膜肌層并侵犯黏膜。病變嚴重時，黏膜可被迂曲而擴張的血管團所代替。
標本的特殊處理有2種常用的方法，一種是采用鋇膠注射；另一種是采用硅酮橡膠注射。切除標本后，用肝素鹽水將標本血管內的血液沖洗干凈，注入上述任何一種物質，待注射物凝固后觀察標本黏膜表面和行組織切片觀察組織切面，可以比較容易地見到擴張的血管叢。