Поскольку церебральный паралич — это синдром, который может быть вызван различными этиологиями, патологические изменения связаны с причиной. Различные врожденные причины нарушений развития головного мозга часто проявляются как диффузные поражения мозга с различной степенью церебральной атрофии, увеличенными желудочками, уменьшенным количеством нейронных клеток и гиперплазией глиальных клеток. Патологические изменения варьируются в зависимости от длительности заболевания. У недоношенных детей ишемическая гипоксическая энцефалопатия может вызвать субвентрикулярное кровоизлияние, размягчение белого вещества желудочков, которое в свою очередь разжижается, образуя множественные мелкие очаги размягчения, которые рассасываются в виде небольших отверстий, а расширение размягченных участков может образовывать полости, известные как церебральные перфорационные мальформации (или foramen ovale). Ишемическая гипоксическая энцефалопатия у доношенных новорожденных может вызывать эмболические изменения, некроз мозга преимущественно в глубоких слоях коры или в белом веществе, постепенно формируя рубцовые извилины, или размягчение с образованием кистозных изменений. Патологические изменения при церебральном параличе также могут наблюдаться при дисплазии миелина, при этом часто вовлекаются нервные волокна во внутренней капсуле, с различными клиническими проявлениями в зависимости от места поражения.