诺沃克类病毒主要引起十二指肠及空肠粘膜的可逆性病变，绒毛上皮变性，绒毛增宽变短，腺窝增生，固有层单核细胞浸润，病变通常在2周内恢复。
本组病毒引起腹泻和呕吐的确切机理尚不清楚。可能由于小肠粘膜上皮细胞刷状缘多种酶的活力受抑而引起消化不良及肠腔渗透压增加。但与肠粘膜腺苷环化酶水平无关。