Patofiziologija sepse određena je vrstom, težinom i trajanjem stanja, a može utjecati na tijelo na mnogo načina. Sepsa je bolest poznata kao sindrom sistemskog upalnog odgovora (SIRS) i ima nekoliko mogućih uzroka, može utjecati na različite vrste ljudskog tkiva i može rezultirati raznim štetnim ishodima ako se ne liječi ispravno i brzo. Ova se bolest često naziva trovanjem krvi i manifestira se najčešće groznicom, simptomima šoka, kao i povišenim otkucajima srca. Od ove bolesti mogu oboljeti djeca i odrasli, a najvjerojatnije se javlja tijekom teške bolesti ili nakon veće traume kada je obrana imunološkog sustava niža.
Dok većina ljudi misli o sepsi kao o bakterijskoj bolesti, patofiziologija sepse zapravo može započeti s različitim vrstama infektivnog materijala. Ovo stanje je rezultat infekcije u tijelu uzrokovane gljivicama, virusima ili parazitima. Bakterije se smatraju najčešćim uzročnikom sepse, a mnogi slučajevi ove vrste infekcije mogu se povezati s odlaskom u bolnicu, unatoč pokušajima da se ovo okruženje održi čistim i bez patogena. Većina bolnica poduzima dodatne mjere opreza za dobrobit svoje intenzivne njege i drugih visokorizičnih pacijenata kako bi spriječile infekcije sepse.
Često se smatra da je sepsa krvna bolest, iako se patofiziologija sepse može manifestirati u brojnim različitim tjelesnim tkivima uključujući krv, meka tkiva i kožu. Pojave sepse također se mogu naći u plućima, mokraćnim putevima i želucu. U većini slučajeva, sepsa je posljedica postojeće infekcije koja smanjuje funkciju imunološkog sustava pacijenta i omogućuje normalno bezopasnom organizmu da inficira zahvaćeno mjesto na tijelu. Upala inficiranog područja prvi je simptom, a zatim slijedi zgrušavanje stanica.
Kombinacija upale i koagulacije stanica, uz vrlo visoku mogućnost širenja sepse na nezahvaćena područja tijela, jedan je od razloga zbog kojih je ova bolest opasna. Tijekom patofiziologije sepse, ako se uzrok i infekcija ne liječe brzo ili dovoljno agresivno, infekcija će se preseliti u druga područja tijela i može rezultirati zatajenjem više organa i ozbiljnim kardiovaskularnim poteškoćama. Većina pacijenata može se u potpunosti oporaviti nakon infekcije sepse sve dok se uzročnik infekcije, bilo da je bakterijska, virusna ili uzrokovana parazitima ili gljivama, liječi i koriste odgovarajući lijekovi i terapije za uklanjanje infekcije sepse.