心脏在显微镜检查中表现出来的特征缺乏特异性。心肌纤维呈现肥大的情况，细胞核可能发生固缩、变形或消失，胞浆内可能形成空泡。纤维组织的增多，可能是由于间质中胶原组织的增加，或者是由于心肌纤维局部受到纤维组织替代。心肌纤维可能被条状纤维组织所分隔。心内膜中的胶原和弹性纤维也呈增加趋势。退行性变化的程度各异，主要表现为心肌细胞的溶解，尤其在病程较长的病例中更为普遍。

电镜检查显示心肌细胞的线粒体可能出现肿胀，嵴断裂或消失；肌浆膜间隙扩大，含有纤维状物质和颗粒状脂褐素；肌原纤维有可能消失。

心肌病变导致心脏的收缩力减弱。在早期，左心室等容收缩期内，左心室内压力上升的速度减缓，喷血速度也减慢。此时，心搏量的减少通过加快心率进行代偿，心排血量仍可保持。随后，左心室无法完全排空，导致残余血量增加，舒张末期压力逐渐升高，最终演变为左心衰竭。经过一段时间，左心房和肺动脉压力逐渐升高，最终导致右心衰竭。在少数病例中，病变主要影响右心室，进而发展为右心衰竭。心室的扩张使得房室瓣环扩大，引起二尖瓣或三尖瓣的关闭不全。心腔的扩张导致心室壁内张力增加，氧耗增加，心肌肥厚和心率加速导致心肌相对缺血，从而可能引发心绞痛。心肌病变还可能涉及起搏和传导系统，引起各种心律失常。