一旦细菌进入血液循环，便可能透过脉络丛等血脑屏障较弱的位置入侵蛛网膜下腔。血液感染的新生儿有25%会併发脑膜炎；这种情况在成年人中较少见。脑嵴液的直接感染则可能肇因于于体内留置装置、颅骨骨折、鼻咽或鼻窦感染，使细菌可以直接进入蛛网膜下腔。偶尔也会有先天硬脑膜缺陷造成的脑膜炎。脑膜炎发生时蛛网膜下腔大面积的发炎并非细菌感染直接造成，多半是免疫系统为抵抗细菌侵入中枢神经系统所做出的反应。当细菌细胞膜的成分被大脑中的的免疫细胞（星形胶细胞和）所探测到，它们就会立即作出反应，释放出大量的细胞激素，召集其他免疫细