La enfermedad de Bowen se considera como una displasia de toda la epidermis, con pérdida de la capacidad de maduración normal de sus componentes. Histológicamente, los queratinocitos son atípicos y se muestran desorganizados.

Aunque la capa de células basales está intacta, se observa una infiltración de queratinocitos atípicos. En la epidermis, se presentan vacuolas, mitosis y células multinucleadas. Muy a menudo se encuentran células pagetoides distribuídas aleatoriamente a lo ancho de toda la epidermis. Se observan además hiperqueratosis, paraqueratosis y acantosis de una intensidad variable. La capa superior de la dermis muestra infiltrados linfocíticos moderados.