Acredita-se que a lesão vascular endotelial generalizada seja o principal mecanismo para a disfunção de múltiplos órgãos.

Na fase inicial da sepse, o paciente apresenta uma hiperventilação que leva a uma acidose metabólica.

A hipotensão, na sepse, caracteriza-se por um débito cardíaco normal ou aumentado com a diminuição da resistência vascular sistêmica, tornando-se indistinguível do choque hipovolêmico.

Na sepse, comumente, os pacientes apresentam acidose metabólica, anion gap reduzido e níveis elevados de lactato.

O diagnóstico definitivo de sepse independe do isolamento do microrganismo do sangue ou local de infecção.