La esclerosis es simétrica y se extiende de forma gradual, pudiendo llegar a afectar a las metáfisis, pero nunca se afectan las epífisis. El canal medular muestra un estrechamiento en forma de frasco de Erlenmeyer.
La característica más destacable del síndrome de Camurati-Engelmann es la hiperostosis de las diáfisis de los huesos largos, principalmente causada por la proliferación de hueso nuevo tanto en la superficie perióstica como endóstica, provocándose un ensanchamiento gradual de estos, que presentan superficies irregulares.
Los huesos afectados por orden de frecuencia son: fémur, tibia, peroné, húmero, cúbito y radio. A veces, las tubulares de los huesos cortos, la base del cráneo, las mandíbulas, las escápulas, las clavículas y la pelvis también pueden afectarse. La columna vertebral está casi siempre íntegra. Ocasionalmente, se observan escoliosis grave y lordosis lumbar acentuada pero causada por la debilidad muscular.
