胶原性结肠炎以表面上皮下的异常胶原层为特征，该胶原层可以是连续或斑片状的，明显或不明显都有。胶原分布在固有层浅层肌成纤维细胞间和毛细血管周围，使表面上皮细胞基底膜下缘模糊不清。
固有层有慢性炎细胞浸润（主要是单核淋巴细胞和少量中性粒细胞及嗜酸粒细胞），上皮细胞内淋巴细胞、中性粒细胞和嗜酸粒细胞数量增多，并可有上皮细胞变性及隐窝有丝分裂增加。
胶原性结肠炎的诊断并非根据胶原层的厚度，二是根据上皮下胶原异常增多的部位和分布。此外，上述的异常表现也可见于末端回肠，提示某些病人，胶原性结肠炎可能是全肠道疾病。