肺脏病理表现包括：粘液脓性分泌物增加，呼吸道被粘稠的痰液阻塞；支气管细气管炎" 支气管炎、肺不张、支气管扩张等；晚期出现肺动脉高压和肺心病。
慢性铜绿假单孢菌感染的定义为连续6 个月均检出铜绿假单孢菌或短期内绿脓杆菌的抗体滴度显著增加，是CF患者病情恶化的转折点，因为目前还没有的方法可以将其从下呼吸道中清除。从定植到感染伴随着铜绿假单孢菌的表型从无粘液型到产粘液型的转变， 所产生的藻酸盐能使细菌在呼吸道内形成生物被膜， 抵抗宿主先天和获得性的免疫反应以及抗生素的作用。胰腺外分泌导管被粘稠的分泌物阻塞， 导致胰酶缺乏，胰腺损伤以及糖尿病。
CFTR对于调节水、盐的跨膜转运起重要作用，CFTR突变可导致呼吸系统、胃肠道、肝胆管以及生殖管道上皮的离子和水转运异常。有关CF患者肺部病变的发生机制有多个假说， 目前越来越多的证据支持由于钠离子过度吸收和氯离子分泌减少造成气道表面液体量减少，粘稠的液体粘附在气道细胞表面，使纤毛运动和咳嗽的清除作用下降，终所造成的厌氧环境使得铜绿假单孢菌容易形成生物被膜并发生慢性持续感染。同时机体还产生特异性的铜绿假单孢菌抗体，这些抗体和细菌结合后使大量的中性粒细胞聚集于病变部位，释放氧自由基和蛋白溶解酶，造成气道壁的破坏，终发展为不可逆的支气管扩张。肺部病变的其他可能机制还包括：分泌物中的盐浓度增加干扰一些抗微生物肽类的作用，如β防御素Defensin;上皮细胞表面的asialoGM1 过度表达，使得可以和asialoGM1特异性结合的细菌铜绿假单孢菌和金黄色葡萄球菌粘附增加等。
多数囊性纤维化CF为常染色体隐性遗传疾病，其发病机制为囊性纤维化跨膜转运调节因子Cystic FibrosisTransmembrane Conductive Regulator，CFTR基因突变，导致CFTR功能障碍，引起多系统病变。