孤立性直肠溃疡综合症最明显的是固有层血管闭塞，由纤维化及黏膜肌层增生的肌纤维充填并向肠腔内生长。黏膜下常有异位腺体呈囊性扩张，故本病有时被称为深部囊性结肠炎。大体类型分溃疡型、隆起型、混合型，以溃疡型最为多见，溃疡多界限清楚，表浅，溃疡周围黏膜光整，有弹性，周边血管纹理清晰。隆起型者黏膜质软有弹性，边界清，一般不会造成肠腔狭窄纤维组织和平滑肌增生。综合文献，归纳组织学改变为：
1.黏膜表面浅溃疡或糜烂形成，伴腺体增多、伸长、弯曲、部分排列紊乱。
2.固有膜纤维组织增生，排列紊乱，极向与黏膜表面垂直，并穿插在腺体之间或围绕腺体。
3.黏膜肌肥大、增生、肌层增宽。平滑肌细胞向固有膜内生长，并围绕肠
4.黏膜下层纤维组织增生，排列较乱。
5.部分有黏膜层及黏膜下层黏液池形成。
6.间质水肿伴有淋巴细胞、浆细胞浸润。可伴有腺上皮异型增生。