Patofisiologi infeksi HMPV atau human metapneumovirus diawali dengan inokulasi virus pada mukosa nasofaring. Glikoprotein fusi (F) pada virus memainkan peran penting dalam inokulasi virus ke dalam sitoplasma dengan cara mengikat integrin pada permukaan sel inang untuk memediasi fusi transmembran. Nukleokapsid virus akan masuk ke dalam sitoplasma sel host dan bereplikasi.

Inokulasi virus ini akan memicu pelepasan berbagai sitokin dan kemokin seperti IL-6, IFN-α, TNF-α, IL-2, dan protein inflamasi makrofag. Respon imun host akan menyebabkan terjadinya infiltrasi dan inflamasi peribronkiolar dan perivaskular, yang ditandai dengan masuknya monosit dan limfosit ke endotel saluran pernapasan. Proses ini menyebabkan munculnya gejala seperti batuk, produksi sputum, demam, dan dispnea. Masa inkubasi HMPV sejak inokulasi hingga muncul gejala yaitu sekitar 3-6 hari.[1,3]

Studi menunjukkan bahwa peningkatan viral load berkaitan dengan keterlibatan saluran pernapasan bawah, peningkatan demam, penggunaan bronkodilator, dan durasi rawat inap, tanpa dipengaruhi usia ataupun penyakit kronis yang mendasari. Infeksi HMPV juga menginduksi respons memori yang lemah, sehingga tidak menghasilkan respons imun protektif jangka panjang. Hal ini diakibatkan aktivasi yang tidak memadai pada sel T CD4+ naif akibat sekresi molekul larut oleh sel dendritik yang terinfeksi HMPV.[1-3]