结核分枝杆菌的致病作用主要依靠菌体成分，特别是胞壁中所含的大量脂质。其中磷脂能促进单核细胞增生，抑制蛋白酶的分解作用，导致结核结节和干酪样坏死。分枝菌酸与抗酸性有关。蜡质D具有佐剂作用，激发机体产生迟发性变态反应。索状因子能破坏线粒体膜，影响细胞呼吸，抑制白细胞游走，引起慢性肉芽肿。索状因子还能使分枝杆菌在液体培养基中紧密黏成索状。硫酸脑苷脂能抑制吞噬体和溶酶体融合，使细菌能在吞噬细胞内长期存活。