乙肝病毒感染肝細胞後，病毒DNA進入細胞核並激發新的傳染性病毒顆粒產生，這些病毒顆粒會被釋放到血液中。同時在肝細胞製造出來大量的病毒蛋白質，這些蛋白質不是被釋放到血中就是在肝臟中用於合成病毒顆粒。
乙肝病毒有一套獨特的複製方式。乙肝病毒和反轉錄病毒（如人類免疫缺陷病毒）相似，在循環往復的病毒不斷複製中將RNA反轉錄成DNA是很重要的一個步驟。
但乙肝病毒又不同於反轉錄病毒，乙肝病毒DNA在複製過程是要進入宿主細胞的DNA的。而且乙肝病毒通常不直接破壞肝細胞，而是在被感染的細胞表面表現出特異性抗原物質，肝細胞表現的抗原物質再引發免疫反應而造成肝炎。
被感染的肝細胞成了免疫細胞（主要是細胞毒性T淋巴細胞）攻擊和破壞的目標。由於不斷有病毒複製，所以機體不斷進行病毒清除，也就出現了持續的肝細胞損壞，最後取代受損害肝細胞的不是健康的新細胞而是纖維組織，這種纖維化過程將導致肝硬化，肝功能顯著降低，甚至最後還會出現致命的肝臟疾病。
