a. Οξεία φάση
Όπως προειπώθηκε, η οξεία φάση αναγνωρίζεται σε όλους τους υπό ακτινοβολία ασθενείς και χαρακτηρίζεται από ταυτόχρονες μεταβολές στο κυψελιδικό τοίχωμα, τους αεροχώρους και το πνευμονικό τριχοειδικό δίκτυο. Τα ιστολογικά ευρήματα είναι συμβατά με διόγκωση και θρόμβωση των πνευμονικών τριχοειδών, ατυπία, υπερπλασία και απόπτωση των κυψελιδικών κυττάρων, κυψελιδική πρωτεΐνωση, σχηματισμό υαλοειδούς μεμβράνης, διάμεσο οίδημα και λεμφοκυτταρική διήθηση. Τα ουδετερόφιλα σπανίζουν στις θέσεις βλάβης. Αν και κανένα από τα ιστολογικά ευρήματα που αναφέρθηκαν δεν είναι ειδικό της επιπλοκής, ο συνδυασμός τους, το ιστορικό πρόσφατης εκθέσεως σε ακτινοβολία και η περιοχική κατανομή των βλαβών, που αντιστοιχεί στο ακτινικό παράθυρο, παρέχουν ισχυρές ενδείξεις μετακτινικής πνευμονίας.
b. Όψιμη φάση
Η όψιμη φάση της μετακτινικής πνευμονίας (μετακτινική ίνωση) χαρακτηρίζεται από εγκατάσταση εκτεταμένης ινώσεως, που προκαλεί πάχυνση της κυψελιδοτριχοειδικής μεμβράνης, σύγκλειση των κυψελιδικών αεροχώρων και απόφραξη των πνευμονικών τριχοειδών. Τα ευρήματα είναι εντελώς μη ειδικά και πανομοιότυπα με εκείνα που απαντώνται επί πνευμονικής ινώσεως κάθε αιτιολογίας.