Характер змін в нервовій системі залежить від часу впливу патогенних факторів.
Пренатальні пошкодження, Що виникли на ранніх стадіях онтогенезу,проявляються різними аномаліями розвитку мозку - мікрополігіріей, пахігірія, гетеротопій, агенезією мозолистого тіла, аплазією мозочка і ін Найбільш часто зустрічається мікрополігірія - велика кількість маленьких неправильно розташованих звивин. Уражена ділянка має гранулярний вигляд. Порушена диференціація молекулярних шарів, відзначається незрілість нейронів. Пахігірія зустрічається рідше і характеризується зменшенням кількості вторинних звивин. При цьому може спостерігатися аномальнарозвиток кортико-спинального шляху. Недорозвинення мозочка при церебральних паралічах буває нерівномірним або зачіпає тільки півкулі, черва. В області спинного мозку також знаходять аномалії розвитку. Зазвичай це розширення спинномозкового каналу (гідроміелія). Гідроміелія може бути від локальної та незначної до великих порожнин протягом усього спинного мозку. Іноді вона поєднується з патологією черепномозкових нервів.
Аномалії розвитку мозку виявляються у 30% дітей з церебральним паралічем.
Перинатальні порушення нервової системи, Що спостерігаються у більшості хворих з церебральним паралічем, розвиваються в результаті глибоких циркуляторних розладів (набряку, мікро-геморагій, некрозів), що призводять до дистрофічних змін в мозковій тканині. Іноді виявляють фібрилярний глиоз, пов'язаний з дегенерацією нервових волокон. Ці зміни частіше асиметричні, але можуть бути і двосторонніми. У рідкісних випадках зустрічається церебральна геміатрофія.
Кістозна дегенерація - Наявність дрібних порожнин в білій речовині, які можуть сполучатися одне з одним, але з шлуночками мозку не пов'язані. Порожнини розташовуються переважно в перивентрикулярна області. Локалізація кіст в цій галузі пов'язана з підвищеною її васкуляризації, збереженням ембріональної тканини і високою метаболічною активністю. Поряд з кістами при мікроскопічному дослідженні можна виявити часткову деструкцію тканини. Причинами кістозного переродження є емболія, тромбоз судин і важкий набряк мозку.
На відміну від кістозної дегенерації поренцефалія (церебральна кіста) утворюється в результаті важких локальних пошкоджень мозку (судинної ішемії, геморагії, травматичного розм'якшення). Новоутворена порожнину пересічена гліальними волокнами; в більшості випадків вона не з'єднується з шлуночком. Такі кісти називають помилковою поренцефалія. Вони зустрічаються частіше, ніж справжня поренцефалія - вузька порожнина, вершина якої сполучена з боковим шлуночком, а підстава направлено до поверхні мозку. Справжня поренцефалія утворюється в результаті дефекту розвитку невральної трубки на ранніх стадіях онтогенезу.
Поразка базальних гангліїв, Зорового бугра, що виявляється при гіпоксії та ядерної жовтяниці, характеризується надмірною миелинизацией волокон, розташованих кільцеподібно навколо судин. Це надає мозку своєрідний плямистий вид (status marmoratus). Подібні зміни виявляються і в корі головного мозку. При ядерної жовтяниці спостерігається також атрофія клітин блідої кулі, ядер гіпоталамуса. Вищевказані зміни можуть поєднуватися один з одним, оскільки дитячий церебральний параліч нерідко є наслідком комплексного впливу різних шкідливих факторів.