При туляремии в органах образуются гранулемы, напоминающие макроскопически узелки при туберкулезе. Микроскопически воспалительный инфильтрат в центральной части состоит из эпителиоидных клеток, а по периферии гранулемы видны лимфоциты, плазматические клетки, эозинофилы, полиморфноядерные лейкоциты и фибрин. В гранулемах могут встречаться гигантские многоядерные клетки. В отличие от туберкулеза, характерен клеточный полиморфизм. Центральная часть гранулемы часто подвергается сухому некрозу с последующим гнойным расплавлением. При выздоровлении процесс заканчивается склерозом с образованием рубцовой ткани.
На коже соответственно входным воротам возникает одна или несколько папул, которые быстро нагнаиваются и изъязвляются (первичный аффект). Дно язв коричневого цвета. Микроскопически оно представляет некротизированную ткань, инфильтрированную лейкоцитами и эпителиоидными клетками. По краю язв под эпидермисом и глубже некротических масс расположены типичные для туляремии гранулемы. Сосуды вблизи язв гиалинизированы. Позднее язвы замещаются рубцовой тканью. Первичный аффект может отсутствовать.
Регионарные к месту входных ворот лимфатические узлы увеличены до 5—7 см. Они мягкие, на разрезе видны небольшие серо-желтые очаги творожистого некроза (так наз. первичные бубоны).
В клетчатке вокруг бубонов иногда можно обнаружить мелкие кровоизлияния. Периаденит при туляремии не носит геморрагического характера, что позволяет отличить туляремию от бубонной чумы. Микроскопически в пораженных лимфатических узлах обнаруживается пролиферация лимфоидных клеток, ретикулоэндотелпальных элементов и образование гранулем. В последующем бубоны могут нагнаиваться и вскрываться через кожу.
Нередко при туляремии наблюдается лимфангит и перилимфантит с инфильтратами из лимфоцитов, гистиоцитов, плазматических клеток и лейкоцитов. По ходу пораженных лимфатических сосудов возможно формирование гранулем. При чуме лимфангиты встречаются реже, чем при туляремии, и протекают не как продуктивное воспаление, а как экссудативное (серозно-геморрагическое).