皮肤发生热损伤后，按其发病先后，可将损伤过程分为三个阶段：物理损伤阶段、生物化学损伤阶段和坏死排斥反应损伤阶段。
一、物理损伤阶段
1直接物理损伤
按照皮肤及皮肤组织对热损伤的作用机制，引起皮肤热损伤的最低温度为45℃。当接触皮肤物体的温度升高到70℃时，1分钟内即可导致表层皮肤坏死。由此说明，皮肤热损伤的程度与接触温度和时间密切相关。它所导致的皮肤组织变性坏死过程即为直接物理热损伤阶段。
2间接物理损伤
热源接触皮肤表面后所产生的直接热损伤作用是人所共知的。然而，在直接损伤的热源脱离之后，起初作用于皮肤上的热量并不能随热源的脱离而消失。这些存留在皮肤上的残留热量继续与皮肤发生物理反应，并产生累加热效应，继续对皮肤造成热损伤。研究证明，这一损伤过程会持续6～12小时。残余热所造成的这一热损伤过程，称为间接物理损伤。但是在临床上，不少医生多侧重于对直接热损伤的处理，而忽略了间接物理损伤。
二、生物化学损伤阶段
烧伤后，局部的生物化学损伤发生在伤后1～72小时。根据烧伤发病的先后，分热生物化学反应阶段和生物化学炎性反应阶段。
1热生物化学反应阶段
伤后1～2小时，除被直接热损伤所致的皮肤组织损伤或坏死外，尚有成活能力的皮肤组织存留于皮肤组织内。热生物化学反应最先发生的是皮肤热损伤组织区域的毛细血管通透性增加，由此导致血管内液体向组织间渗出，或由创面渗出于体外，从而加重组织缺氧程度。其次是热损伤后部分具有成活能力的伤区组织细胞受到热刺激后，除自身细胞代谢失常发生水肿外，同时还释放大量的化学物质，这些化学物质不仅会在局部加重自身的损伤，同时也会损伤周围未伤区皮肤组织，进而导致全身系统性损伤。引起热生物化学反应的物质目前虽未彻底明确，但起主要作用的仍是儿茶酚胺、5羟色胺、组胺等；后来相继发现心肌抑制因子（MDF）、肠因子、前列腺素（PGI2）、血栓素（TXA2）、白三烯（LT）、啡肽、溶酶体酶、细胞因子（TNF、IL1、IL6、IL8等），而活性氧（如O2-、OH、H2O2等）以及过氧亚硝酸盐离子（ONOO-）等都具有一定作用。在正常情况下这些物质的体内含量相对恒定，但在烧伤早期会大量增加，从而促进或加速烧伤发病进程。我们把这一阶段称为热生物化学反应阶段。
2生物化学炎性反应阶段
约在2小时之后，热生物化学反应继续作用于伤区成活的皮肤组织，会导致组织细胞发生一系列炎性反应，即诱发组织细胞释放化学物质于伤区组织，产生炎性病理反应。伤区组织的这种炎性病理反应一旦被启动，将导致伤区组织全方位立体式的病理损伤，如炎性反应激活毛细血管内的凝血系统，导致伤区微循环的进行性血栓形成，促使伤区成活的组织发展为变性、坏死，甚至累及到周围未损伤区组织因发生进行性血栓形成而造成组织缺血缺氧性坏死。这一发病过程持续到伤后72小时，称生物化学炎性反应阶段。
三、坏死排斥反应损伤阶段
损伤72小时后，伤区组织进入组织的排斥反应期。排斥反应的发生，主要是由损伤界面坏死组织细胞解体导致成活组织细胞的损伤反应，这一反应过程往往是混合性的、多方位的发病。主要发病有三：其一，损伤界面坏死细胞的解体；其二，损伤界面成活组织细胞的再生反应；其三，损伤界面微生物的感染。组织细胞的解体在损伤界面产生细胞液化反应，除导致炎性反应外，更重要的是细胞液化物质的稽留，继续加重伤区组织损伤。与此同时，损伤界面区的残留活组织进行自身固有的再生反应之时，细胞解体组织则又成为细胞再生环境的破坏物质，从而导致严重的炎性损伤。由于以上两种发病过程的交织融合，寄生在皮肤中的菌群则发生紊乱，从而又导致伤区微生物的破坏，进一步加重伤区损伤，并时刻会诱发全身性损伤。这一发病过程称坏死组织排斥反应损伤，是烧伤局部发病的最后原发性损伤。