沙眼衣原体仅侵入睑结膜及穹窿结膜上皮细胞，但引起的病理变化则达深部组织。潜伏期约为5~2日，通常侵犯双眼，病人有异物感、畏光、流泪，有很多黏液或黏液性分泌物。沙眼性炎症位于睑结膜，开始可见小的略带白色的圆点状改变，大小为0.2~2mm，称其为滤泡。有时尚可见到红色点状损害(乳头)。在有严重炎症时，由于结膜水肿增厚而使血管模糊，更严重者可侵犯角膜而发生角膜血管翳。睑结膜充血、水肿、粗糙、乳头肥大增生急性症状数周后可消退，进入慢性期，此时可无任何不适或仅感觉眼部容易疲劳。如果此时治愈或自愈，可不留瘢痕。感染沙眼可以延续数年乃至数十年之久，因此许多人都拿沙眼不当病。

但原发感染已使结膜组织对沙眼衣原体致敏，再遇沙眼衣原体时，则引起迟发超敏反应。经过多次的反复感染，加重原有的沙眼血管翳及瘢痕形成，晚期由于受累的睑结膜发生瘢痕严重，使睫毛向内倒长，即形成倒睫。内翻的睫毛摩擦角膜，致角膜损伤，加重角膜浑浊，睫毛持续地磨擦角膜引起白色瘢痕，可导致视力减退，甚至失明等后遗症。除重复感染外，合并其他细菌性感染也使病情加重。