Patofisiologi varicella atau cacar air (chickenpox) diawali oleh inhalasi droplet secara airborne dari orang yang terinfeksi. Varicella-zoster virus (VZV) yang terinhalasi akan menginfeksi konjungtiva atau mukosa saluran napas atas. Infeksi VZV memiliki masa inkubasi selama 10–21 hari.

Sekitar 2–4 hari setelah infeksi, virus akan berproliferasi di nodus limfatikus regional yang menyebabkan viremia primer. Kemudian, replikasi virus terjadi juga di jaringan retikuloendotelial serta hati dan limpa, yang menyebabkan viremia sekunder sekitar 14–16 hari setelah infeksi.

Saat viremia sekunder, virus juga menginvasi sel endotel kapiler, membran mukosa, dan epidermis kulit. Replikasi virus pada keratinosit yang disertai respons inflamasi dan kerusakan sel menyebabkan terbentuknya vesikel yang berisi virion di permukaan kulit.