Na SDRA, inflamação pulmonar ou sistêmica leva a liberação de citocinas, as quais ativam macrófagos alveolares e recrutam neutrófilos para os pulmões, que por sua vez liberam leucotrienos, oxidantes, fatores de ativação plaquetária e proteases. Essas substâncias lesam o endotélio capilar e o epitélio alveolar, rompendo as barreiras entre capilares e espaços aéreos. A fase precoce da SDRA é denominada exsudativa. Mais tarde, ocorre proliferação do epitélio alveolar e fibrose, constituindo a fase fibro-proliferativa.