基本的病理形態改變主要是雙側皮質脊髓側束的軸索變性和脫髓鞘，以胸段最重；皮質脊髓前束脫髓鞘往往不很嚴重；雙側脊髓小腦束和薄束也有脫髓鞘改變。此外，前角細胞、巨錐體細胞、基底節、腦干、小腦、視神經等也可有病理改變。Behan和Maia兩次尸檢研究后認為在脊髓中上行和下行長束遠端的軸索變性是HSP的特征性表現，最近在有para ptegin基因突變的HSP病人的股四頭肌肌肉活檢時發現有破碎紅纖維(RRF)及細胞色素C氧化酶(COX)陰性纖維，這顯示有線粒體功能異常。至于線粒體異常僅僅與HSP-7有關還是在其他基因型 HSP中都存在仍不清楚。目前僅有少量病理研究，可見脊髓的皮質脊髓側束變性，胸髓較重，皮質脊髓前束、脊髓小腦束、薄束有不同程度病變，脊髓前角、基底節、小腦、腦干、視神經也受累。Paraplegin基因突變所致SPG7患者肌活檢可發現蓬毛樣紅纖維（RRF）。