В организм человека возбудитель сибирской язвы обычно попадает через кожу. Как правило, микроорганизм внедряется в кожу рук (приблизительно 50% случаев заражения) и головы (20-30% случаев), в более редких случаях через кожу туловища и нижних конечностей. Главным образом страдают открытые участки кожного покрова. Уже через 2-3 часа после попадания инфекции возбудитель размножается в месте проникновения. При этом микроорганизмы образуют капсулы и продуцируют экзотоксин, вызывающий плотный отек и омертвение ткани. Из области размножения микроорганизмы по лимфососудам попадают в регионарные лимфоузлы, а в дальнейшем вероятно гематогенное распространение возбудителей по разным органам. При кожной форме сибирской язвы в области первичного воспалительного очага вторичное бактериальное заражение важной роли не играет.
При инфицировании воздушным путем споры захватываются альвеолярными макрофагами, далее они проникают в медиастенальные лимфоузлы, где начинается размножение и скопление микробов, поражаются также лимфоузлы средостения, что вызывает геморрагическое воспаление средостения и попадание бактерий в кровоток, что в свою очередь приводит к вторичной геморрагической сибиреязвенной пневмонии.
В случае приема зараженного (или недостаточно обработанного температурой) мяса споры попадают в подслизистую оболочку и регионарные лимфоузлы, что приводит к кишечной форме заболевания, при которой микробы также попадают в кровоток и болезнь переходит в септическую форму.