小腦膿腫的基本病因有：（1）耳源性：在耳源性小腦膿腫中，95%為中耳炎、乳突炎所致的鼓室后壁炎癥向后發展或原發感染灶通過化膿性迷路炎、血栓性靜脈竇炎、尤其是乙狀竇炎借靜脈逆行進入小腦所致。少數是通過壞死的硬腦膜或血管周圍間隙進入小腦所致。小兒患者因乳突骨質較薄，中耳感染更易通過乳突氣房，特別是通過迷路三角蔓延到小腦而形成膿腫。（2）血源性：血源性小腦膿腫很少見。外傷性小腦膿腫是通過顱底骨折，細菌經由傷口或乳突氣房直接侵入腦內而發生。（3）隱源性：隱源性小腦膿腫是由于原發感染灶隱匿未被注意，或炎癥已近消失.感染來源未能判明。此類膿腫臨床上常誤診為小腦腫瘤。
小腦膿腫的致病菌最常見的是各種化膿性細菌。近年來國內外文獻報道以變形桿菌最為常見，此外，金黃色葡萄球菌、鏈球菌、大腸桿菌等感染也不少見。且常與耳部原發性的細菌種類一致。
腦膿腫形成是一個連續的過程，大致可分為3個階段：（1）急性腦炎階段：當細菌侵入腦實質后，病人可有全身反應和局部急性炎癥的病理變化。由于皮質血管豐富，抵抗力強，故炎癥常在白質內發展。局部的白質水腫，血管擴張充血，白細胞滲出，小血管血栓形成和破裂，并可有斑點狀出血。由于水腫、壞死和液化，炎癥中心部病變發展較快，迅速變軟。化膿核心雖僅icm大小直徑，水腫范圍卻較廣，但此時尚無膿液形成。其中心部為壞死組織和細菌，周圍組織有充血，可見中性白細胞和淋巴細胞浸潤。外層為小膠質細胞增生。由于血管栓塞的軟化區和膿腫的中心壞死區相互融合，致使壞死區迅速擴大，炎性反應也隨之加重。（2）化膿階段；此階段主要的病理變化是炎性壞死灶形成膿液，并逐漸增大形成膿腫。此期膿腫周圍腦水腫雖有減輕，但與腦組織尚無明顯的界限。（3）膿腫包膜形成階段：包膜形成的快慢與機體的抵抗力和細菌的毒力有關。一般包膜約經l～2周逐步形成，4～8周形成良好。耳源性小腦膿腫的包膜常很薄，這可能由于膿腫易于壓迫第四腦室及腦干，未到包膜完全形成之時，病情即已很嚴重的緣故。