Quá trình bệnh sinh của tổn thương tổ chức rất phức tạp và không thể quy cho một tác nhân đơn độc nào. Tổn thương tổ chức xảy ra trong viêm và đây là một quá trình tiến triển có thể dẫn đến rối loạn chức năng đa cơ quan và tử vong. Bạch cầu trung tính lưu hành trong máu tương tác với các tế bào nội mô theo ba giai đoạn: lăn tròn (rolling), bám dính (adhesion) và di chuyến vào tổ chức (migration). Hiện tượng rolling của bạch cầu được điều hòa bởi biểu hiện phụ thuộc cytokine viêm của selectin trên bề mặt bạch cầu và tế bào nội mô. Hiện tượng bám dính xảy ra thông qua quá trình gắn giữa phân tử β2-integrin với phân tử bám dính nội bào tế bào nội mô (endothelial intracellular adhesion molecule-1, thuật ngữ quốc tế thông dụng: ICAM-1). Biểu hiện các phân tử bám dính này tăng cao nhất ở những bệnh nhân mắc bệnh rất trầm trọng và tăng cao nhất ở những bệnh nhân bị hội chứng rối loạn chức năng đa cơ quan. Nhưng tế bào đã bám dính vào nội mô sau đó có khả năng di chuyển vào bên trong tổ chức.

Các bạch cầu đa nhân trung tính (chính xác hơn là bạch cầu nhân đa dạng-polymorphonuclear leucocytes) là một trong những tác nhân điều hòa tế bào quan trọng nhất của tổn thương tổ chức. Chúng tập trung tại tổ chức dưới tác dụng của nội độc tố và các cytokine gây viêm diều hòa bởi IL-8. IL-8 là một chemokine được xem như là một chất hóa ứng động (chemoattractant) và hoạt hóa mạnh mẽ của các bạch cầu đa nhân trung tính. Tổn thương tổ chức xảy ra do sự phóng hạt của các tế bào này làm giải phóng các enzyme thủy phân protein (protease) bao gồm elastase và metalloproteinase chất nền, một enzyme có tác dụng phá hủy các protein cấu trúc của tổ chức. Hiện tượng phóng hạt này cũng giải phóng các gốc tự do ôxy hóa (reactive oxygen species-ROS). Các bạch cầu trung tính hoạt hóa có khả năng sản xuất một lượng lớn ROS từ NADPH oxidase gắn với màng tế bào (membrane bound NADPH oxidase). Một cách cụ thể, men này có khả năng xúc tác sự sản xuất các gốc tự do ôxy hóa là superoxit và gốc hydroxyl. Những chất này đóng vai trò quan trọng trong tổn thương tổ chức nhưng chúng cũng tham gia vào quá trình tiêu diệt vi sinh vật thông qua hệ thống độc tế bào của bạch cầu đa nhân trung tính.