Se caracteriza por la existencia de un material hialino (eosinofílico) en la luz de pequeñas arteriolas y capilares, inicialmente compuesto por plaquetas con algunos depósitos de fibrina ². También son frecuentes los depósitos subendoteliales hialinos. El estudio inmunohistoquímico del trombo ha demostrado la presencia de factor von Willebrand con una pequeña cantidad de fibrinógeno-fibrina, (lo contrario de lo que sucede en las lesiones trombóticas de la CID), hallazgo que confirma la teoría de agregación plaquetaria mediada por multímeros de factor von Willebrand ⁶. 

A nivel renal se observan trombos plaquetarios y de fibrina en la luz de capilares glomerulares, arteriolas aferentes e interlobulares. El endotelio del capilar glomerular aparece "hinchado", pudiendo incluso ocluir la luz del vaso, de forma indistinguible a los hallazgos anatomopatológicos de la preeclampsia. La microscopía electrónica del glomérulo muestra la presencia de depósitos de material electrodenso de localización subendotelial, siendo preciso el diagnóstico diferencial con otras formas de glomerulonefritis proliferativa rápidamente progresiva. 

La biopsia gingival, renal o de médula ósea pueden contribuir al diagnóstico. Sin embargo no se consideran rentables, dada la distribución segmentaria de las lesiones que conllevan un gran número de falsos negativos.