动脉粥样硬化病变是一种进行性的病理过程，通常可分为以下几期：
1. 脂纹期：这是动脉粥样硬化的早期病变。肉眼观，动脉内膜面可见黄色帽针头大的斑点或长短不一的条纹，平坦或微隆起于内膜表面。光镜下，病灶处内皮细胞下有大量泡沫细胞聚集。泡沫细胞来源于巨噬细胞和平滑肌细胞，当血液中的低密度脂蛋白（LDL）被氧化修饰后，巨噬细胞吞噬氧化修饰的LDL而形成泡沫细胞。此期病变可随着脂质的增多而继续发展，也可因脂质减少而消退。
2. 纤维斑块期：脂纹进一步发展则演变为纤维斑块。肉眼观，内膜面散在不规则形隆起的斑块，颜色从浅黄或灰黄色变为瓷白色。光镜下，病灶表层为大量胶原纤维，可发生玻璃样变，胶原纤维可由增生的平滑肌细胞产生。其下方可见不等量的泡沫细胞、平滑肌细胞、细胞外脂质及炎细胞。随着病变的发展，纤维斑块可逐渐增大，压迫周围组织。
3. 粥样斑块期：又称粥瘤，是动脉粥样硬化的典型病变。肉眼观，动脉内膜面可见明显隆起的灰黄色斑块，切面可见表层的纤维帽为瓷白色，深部为大量黄色粥样物质。光镜下，在纤维帽之下含有大量不定形的坏死崩解产物、胆固醇结晶（HE切片中呈针状空隙）和钙盐沉积，斑块底部和边缘可见肉芽组织、少量泡沫细胞和淋巴细胞浸润。中膜因斑块压迫、平滑肌细胞萎缩和弹力纤维破坏而变薄。
4. 继发性病变期：在粥样斑块的基础上可继发以下病变。①斑块内出血：斑块内新生的血管破裂形成血肿，可使斑块迅速增大，导致动脉管腔进一步狭窄甚至闭塞。②斑块破裂：纤维帽破裂，粥样物质逸入血流，可形成胆固醇栓子，引起栓塞。③血栓形成：破裂的斑块所形成的溃疡，易诱发血栓形成，可加重血管腔阻塞，导致器官梗死。④钙化：钙盐沉积于纤维帽及粥样病灶内，使动脉壁变硬、变脆。⑤动脉瘤形成：严重的粥样斑块底部的中膜平滑肌可发生不同程度的萎缩和弹性下降，在血管内压力的作用下，动脉壁局限性扩张，形成动脉瘤