強直性脊柱炎病人初期呈進行性炎症反應，主要發生在脊柱的關節，也經常包括髋關節和肩關節。很少影響到周圍關節，偶有病人出現眼和心髒的損害。脊柱的可動關節和周圍關節呈現和類風濕性關節炎相似的滑膜炎，血管翳的形成造成軟骨破壞和骨的侵蝕。這些變化最後引發機體的修復反應過程，導致關節的纖維性或骨性強直。
強直性脊柱炎發病年齡在15～20歲，開始常表現為下腰痛，疼痛可涉及到臀部或大腿後部，呈發作性，常伴有僵硬。症狀沿脊柱向上發展，可達胸廓和肩關節。疾病過程出現脊柱活動受限時，大部分症狀已緩解，到40～50歲時炎症已停止。晚期強直性脊柱炎病人直立時胸椎後凸增加，正常腰椎前凸減少。隨著病程進展，病人矢狀位正常曲線丟失，脊柱變為後凸。
X線改變對典型的強直性脊柱炎具有診斷價值。X線改變最早發生在骶髂關節，分為三期：
①軟骨下和關節周圍骨質減少；
②隨著炎症的進展，關節腔受到侵蝕而丟失；
③軟骨下骨質硬化，新骨形成骨橋直到關節腔消失則說明為炎症愈合期。
早期脊柱的X線表現為胸腰椎體前角呈方形。椎體骨質疏松經常伴隨椎體終板凹度減少。椎體旁骨化表現為韌帶性骨贅形成。這種骨化在纖維環處形成，受波及的椎體間形成骨橋。
早期韌帶骨贅纖細，分界清楚，晚期形成脊柱竹節樣改變。脊柱後方結構包括椎間關節囊、棘間韌帶、棘上韌帶和黃韌帶也會受到侵犯，這些結構的晚期改變導致脊柱在X線呈電車軌樣表現。周圍關節隨著炎症過程發展出現骨量減少，關節侵蝕和骨化。
後期，發病初期常見的關節炎症愈合。在周圍關節中髋關節比其他關節更容易受到炎症的破壞，發生嚴重的侵蝕改變和骨化，造成髋關節的完全強直。
