Los exámenes histológicos revelan un infiltrado de células T asociado a una destrucción de la epidermis. Los cambios epidérmicos dependen del estadio de la lesión. Inicialmente son mínimos, pero van evolucionando a infiltración linfoide, espongiosis, necrosis, formación de vesículas, pústulas, úlceras y costras. Las células infiltradas se clasifican en dos grupos: las células de tipo A se asemejan a las células de Reed-Sternberg, mientras que las tipo B se asemejan a las grandes células de la micosis fungoides, mostrando grandes núcleos hipercromáticos. La extravasación de eritrocitos es un hallazgo frecuente. Los estudios inmunológicos revelan que las células T CD4+ y CD8+ predominan. Las lesiones de la papulosis linfomatoide muestran dos inmunotipos distintos: las grandes células atípicas tipo A son predominantemente CD+25, CD30+ y algunas veces CD+15 análogas a las células de Reed-Sternberg, mientras que otras células carecen de uno o más de los antígenos de las células T ocasionando un fenotipo anormal parecido al que se observa en muchos linfomas de células T

Las características clínicopatólogicas y los inmunotipos celulares de la papilosis linfomatoide permiten diferenciarla de la micosis fungoides. Esta última se desarrolla en parches o placas contiendo infiltrados de linfocitos atípicos y microabscesos de Pautrier sin la presencia de células CD+30, mientras que la papulosis linfomatoide se presenta en lesiones discretas con un número considerable de células T