Patofisiologi terjadinya pleuritis berkaitan dengan reaksi inflamasi kuat yang terjadi di pleura akibat keberadaan organisme penginfeksi. Respons inflamasi tersebut memicu eksudasi sel darah putih dan protein.

Lapisan pembungkus paru atau yang biasa disebut pleura terdiri dari dua bagian. Pleura viscera di bagian dalam dan melekat langsung dengan paru dan pleura parietal di bagian luar. Nosiseptor yang mendeteksi rasa nyeri hanya dimiliki pleura parietal. Nyeri pleuritik akibat pleuritis timbul karena adanya perlukaan atau reaksi inflamasi pada dinding pleura parietal.

Pleura parietal yang melapisi tulang rusuk dan bagian lateral hemidiafragma diinervasi oleh nervus interkostalis sehingga sensasi nyeri diteruskan ke nervus kutaneus di daerah dinding dada. Sedangkan pleura parietal di bagian sentral diafragma diinervasi oleh nervus phrenicus sehingga sensasi nyeri di daerah ini diteruskan ke daerah pundak atau leher. Pleura viscera dan organ viscera lain di toraks seperti paru dan jantung tidak memiliki reseptor nyeri somatik yang dapat terasa sebagai sensasi nyeri yang tegas dan terlokalisir.[2-4]