在病理形态上，早期的牙骨质龋扫描电镜即可见表面的凹陷内有大量的细菌及菌斑。显微放射摄影显示表层下脱矿，而表层矿化相对增高。由于牙骨质较薄，脱矿的牙骨质很容易沿生长线崩裂、缺失而使病变较快地累及牙本质，形成类似于冠部牙本质龋的组织学改变，或形成牙骨质下的潜行性龋。同样，牙骨质龋进展缓慢时，在相应的髓腔侧也可出现类似于冠部牙本质龋发生时的修复反应，即形成修复性牙本质。