A lesão inicial na SARA pode ocorrer tanto nas células endoteliais dos capilares pulmonares (o mais freqüente), como das células de revestimento alveolar (pneumócitos I, menos freqüente).  Nas etapas subseqüentes, há habitualmente lesão de ambas, resultando em disfunção da barreira alvéolo-capilar e prejudicando grandemente as trocas gasosas. 

A lesão celular leva a aumento de permeabilidade dos dois tipos de células, permitindo a passagem de fluidos e proteína para a superfície alveolar. Nas fases iniciais, proteínas plasmáticas extravasadas forram parcialmente os alvéolos, formando membranas hialinas.  Posteriormente, esse material é removido por fagocitose. Os pneumócitos I lesados são removidos e substituídos por pneumócitos II, que são células cúbicas ou arredondadas, bem mais espessas que os pneumócitos I.  Os pneumócitos II proliferados forram os alvéolos à maneira de epitélio.  Sendo espessos, dificultam as trocas gasosas.  Por fim, há reação inflamatória crônica e fibrose difusa do interstício pulmonar, resultando na fibrose pulmonar difusa. Estas etapas estão demonstradas nas duas páginas seguintes. 

Em pequeno aumento,  observam-se poucos alvéolos expandidos. Sua superfície está parcialmente revestida por membranas hialinas. O tecido pulmonar entre estes alvéolos é constituído por alvéolos atelectásicos, infiltrado inflamatório e septos interalveolares edemaciados. 

Alvéolo revestido por membranas hialinas.  Notar que há grande semelhança do aspecto na SARA com a doença da membrana hilina do RN, embora os mecanismos sejam bem diferentes. Nesta, o mecanismo básico é falta de surfactante.