內膜異位癥的主要病理變化為異位內膜周期性出血及其周圍組織纖維化。

　　內在性內膜異位癥局限于子宮肌層使子宮不規則增生，酷似子宮肌瘤，切面可見增生的肌組織也似肌瘤呈旋渦樣結構，還可見散在紫褐色陳舊性出血斑點，且外周無包膜，此種病癥稱子宮肌腺瘤；異位的內膜彌散于整個子宮肌壁，使子宮較均勻地增大，稱子宮肌腺病。

　　外在性內膜異位癥最常發生在卵巢，由于周期性出血，可出現血性囊腫，多為6～7cm直徑大小，表面為一層原纖維囊壁包繞，內含棕黑色粘稠陳舊血液，又稱“巧克力”囊腫，多與周圍有緊密粘連。其次子宮直腸隱窩之腹膜、子宮骶骨韌帶、直腸陰道隔甚至直腸前壁，常有散在紫褐色出血點或結節，使腸壁與子宮后壁及卵巢間形成致密粘連，術中很難分離。

　　光鏡下能見到子宮內膜上皮、內膜腺體或腺樣結構、內膜間質和出血。由于異位內膜反復出血，上述典型組織結構可能被破壞而難以發現。異位的子宮內膜極少發生惡變，但卵巢巧克力囊腫可以惡變為宮內膜樣腺癌等，要引起注意。