肺和消化道為主要的受累臟器。粘稠分泌物堵塞支氣管以及繼發性感染，是呼吸系統的主要病理基礎。患者於出生時呼吸道無病變發現，發病早期出現支氣管腺體肥大，杯狀細胞變性，以後支氣管粘液腺分泌出粘稠分泌物，使粘膜上皮纖毛活動受到抑制，粘液引流不暢。支氣管堵塞引起肺不張和繼發性感染;反覆發作，產生廣泛支氣管炎、肺炎、支氣管擴張、細支氣管擴張、肺膿腫，逐漸引起肺部廣泛纖維化和阻塞性肺氣腫。在以上病理基礎上導致阻塞性和限制性混合的呼吸功能損害，表現為肺通氣不足，吸入氣體分佈不均，通氣與血流比例失調以及彌散功能障礙，出現缺氧和二氧化碳瀦留症狀，最後導致呼吸衰竭;同時肺循環阻力增加，引起肺動脈高壓和肺源性心臟病。鼻息肉、慢性鼻竇炎也是常見的併發症。
粘稠分泌物阻塞胰腺外分泌管，早期出現胰管擴張、腺泡擴大形成囊腫，繼以廣泛纖維化伴細胞浸潤、萎縮，引起糖尿病。外胰腺管阻塞，胰腺酶包括胰蛋白酶、脂肪酶和澱粉酶的分泌不足或缺乏，導致消化、特別是脂肪吸收不良。
肝臟內小膽管被粘液堵塞，引起多小葉性肝硬化、門靜脈高壓和肝功能損害，並可併發脾功能亢進。膽道阻塞可引起黃疸。膽汁缺乏對脂類的消化、脂溶性維生素的吸收、胰液和腸液的消化作用以及腸蠕動都有不良影響。粘液可使腸道上皮剝脫，結構破壞。新生兒在迴腸末端發生胎糞梗阻，為早期常見表現。汗腺分泌中氯化鈉含量明顯增高。輸精管發生纖維化阻塞，失去生育能力。女性生殖能力減退。
