Au début, la zone de l'invagination est fortement congestionnée. Après quelques heures d'évolution, la portion invaginée se modifie ; elle est le siège d'un infarcissement hémorragique consécutif à l'arrêt de la circulation de retour. Elle apparaît alors fortement épaissie et tuméfiée de couleur rouge sombre ou noire et présente par endroits des zones de nécrose ("boudin d'invagination"). En outre la stase des aliments en amont de la lésion s'accompagne d'une multiplication bactérienne active et rapide. Les phénomènes inflammatoires qui en résultent déterminent la formation d'un dépôt de fibrine qui soude entre elles les deux segments de l'intestin.

N.B. On observe parfois à l'autopsie des invaginations agoniques de l'intestin grêle. L'absence de troubles vasculaires et inflammatoires associés et la réduction facile de la lésion, permettent de reconnaître aisément leur nature agonique.