Tuberculosis dapat mempengaruhi setiap organ di tubuh, namun paru-paru merupakan lokasi paling umum terjadinya infeksi. Infeksi primary pulmonary tuberculosis dimulai dengan terhirupnya droplet yang terinfeksi. Droplet dibawa menuju alveoli, dimana bakteri menetap dan mulai berkembang biak. Infeksi terjadi secara lokal dan dapat melibatkan nodus limfa. Apabila infeksi tidak dikontrol secara lokal, maka dapat terjadi diseminasi melalui aliran darah; namun sebagian besar diseminasi bakteria dihancurkan oleh pertahanan tubuh. Sekitar 2 hingga 8 minggu setelah infeksi, terbentuk hypersensitivitas terhadap bakteri. Hal ini terlihat dengan adanya perubahan pada tuberculin skin test dari negatif menjadi positif. Infeksi primary pilmonary tuberculosis biasanya terkontrol secara lokal, self-limited, dan dibatasi oleh pertahanan tubuh. Namun, apabila infeksi tidak dapat ditahan maka lokasi infeksi dapat menjadi tubercle produktif dengan nekrosis sentral dan kaseasi. Kavitasi dapat terjadi dan dapat menghasilkan pembuangan organisme melalui jalur nafas untuk diseminasi lebih lanjut menuju jaringan paru lainnya atau keluar paru secara paksa.

Pembatasan infeksi secara lokal dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor, termasuk pertahanan tubuh, kemampuan sistem imun, dan derajat virulensi mycobacterium. Ketika proses infeksi terganggu, lesi akan sembuh secara spontan, mengalami penebalan, mengeras, membentuk kapsul, dan mengalami kalsifikasi. Walaupun lesi telah sembuh, beberapa bakteri dapat tetap dormant.

Apabila infeksi tidak terganggu, diseminasi bacili dapat terjadi sampai parenkim paru, meyebabkan perluasan lesi paru dan penyebaran lymphohematogenous. Penyebaran infeksi dengan ketrlibatan lebih dari satu organ disebut miliary tuberculosis.

Primary pulmonary tuberculosis sering terlihat pada bayi dan anak-anak; namun jarang terjadi kavitasi pada kelompok umur ini. Sebagian besar anak-anak tidak menghasilkan sputum, dan apabila bacili terdapat pada bronchi, anak-anak biasanya menelan sputum.

Tampilan penyakit dengan keterlibatan limfa nodus dapat tampak berbeda pada remaja dan dewasa dan penyebaran lymphohemetogenous bukan merupakan tampilan yang menonjol. Namun, kavitasi sering terjadi. Bentuk penyakit yang biasa terjadi pada dewasa disebut secondary, atau reinfeksi, tuberculosis. Hal ini terjadi karena adanya reaktivasi bacili dormant dan kemungkinan kambuhnya infeksi sebelumnya. Bentuk penyakit ini biasanya terbatas pada paru, dan kavitasi merupakan hal yang umum.

Alasan kambuhnya penyakit ini yaitu karena perawatan yang tidak memadai atau tidak dilakukannya perawatan pada infeksi primer, selain itu adanya pengaruh seperti penyakit, agen immunosuppressive, dan umur. AIDS merupakan salah satu penyebab tingginya kasus reaktivasi tuberculosis.