肺炎球菌的致病力，主要是荚膜的抗吞噬作用。有荚膜的光滑（S）型菌有毒力，失去荚的粗糙（R）型毒力减低或消失。荚膜多糖本身对机体无直接毒性作用，但可与血液中相应抗体发生特异性结合，从而消耗体内的抗荚膜特异性抗体。肺炎球菌自溶后能释放出溶血毒素“O”（Penemolysin O），能溶解人和动物的红细胞，高浓度对动物有坏死及致死作用。在新分离培养物中尚有神经氨氨酶，能分解细胞糖蛋白和糖脂的末端N-乙酰神经氨酸。该酶对肺炎球菌右鼻咽部和支气管粘膜上定居和繁殖可能有一定作用。
肺炎球菌主要引起人类大叶性肺炎。成人中75%由1、2、3、4、5、6、7、8、12、14和19型等十个型引见。儿童的大叶性肺炎大多是1、6、14和19型所致，最常见的是14型。本菌从上呼吸道侵入，经支气管到达肺组织。少数病例中，先入血流，引起菌血症而后入肺部。病人突然发病，恶寒、发热、咳嗽、胸痛、咳痰为铁锈色。正常人群一般不致病，只能形成带菌状态，当机体免疫功能降低才能引起疾病，属内源性传染。尚可引起小儿和老年人的化脓性胸膜炎，病死率较高，并可引起细菌性心内膜炎，中耳炎及关节炎等。
肺炎球菌感染后，可立建立较牢固的型特异性免疫，同型病菌二次感染少见。正常机体对肺炎球菌感染的抵抗力较高，即在未经治疗的病例中也有70%可自愈。自然康复取决于机体产生荚膜多糖型特异性抗体，病后5～6天就可形成。荚膜与相应抗体结合后易被吞噬。某些型别荚膜能激活补体，对杀灭细菌有意义。
