Na fase crônica da doença, a presença de grande quantidade de parasitos no tecido miocárdico é facilmente demonstrada por microscopia convencional, sendo o principal mecanismo responsável pelas arritmias cardíacas.

Na fase aguda da doença, o comprometimento cardíaco é incomum e a pesquisa direta de tripomastigotas no sangue periférico apresenta baixa sensibilidade diagnóstica. 

O megacólon e o megaesôfago chagásicos decorrem principalmente da destruição de neurônios do plexo mioentérico, levando à desnervação parassimpática e alterações da motilidade dos órgãos acometidos.

O chagoma de inoculação representa uma resposta inflamatória local no sítio de entrada do Trypanosoma cruzi, caracterizada por edema e infiltrado inflamatório, porém, sem envolvimento dos linfonodos regionais ou parasitismo dos tecidos adjacentes.