Sykdommen er forårsaket av en type unormalt protein kalt prion, som er en feilfoldet form av et normalt protein som finnes i hjernen og andre vev hos storfe. Prioner er motstandsdyktige mot varme, stråling og proteolytiske enzymer, noe som gjør dem vanskelige å ødelegge.
Når en ku er infisert med BSE, akkumuleres prionene i hjernen og ryggmargen, noe som fører til skade og degenerasjon av nerveceller. Denne skaden forstyrrer den normale funksjonen til sentralnervesystemet, og forårsaker en rekke symptomer som endringer i atferd, vansker med å gå, muskelskjelvinger og til slutt demens.
BSE kan også overføres til andre dyr, inkludert mennesker, gjennom inntak av forurensede kjøttprodukter eller andre materialer som inneholder infisert vev. Hos mennesker kan BSE føre til en lignende nevrodegenerativ lidelse kjent som variant Creutzfeldt-Jakob sykdom (vCJD).
For å hindre spredning av BSE og vCJD er det i mange land strenge kontroller på plass for å hindre bruk av infisert kjøtt og andre animalske produkter i næringskjeden. Disse tiltakene inkluderer streng testing av storfe for BSE, restriksjoner på bruk av visse dyrefôringredienser og destruksjon av infiserte dyr og deres vev.