在病理状态下，粗面内质网(RER)可发生量和形态的改变。在蛋白质合成及分泌活性高的细胞(如浆细胞、胰腺腺泡细胞、肝细胞等)以及细胞再生和病毒感染时，粗面内质网增多。粗面肉质岗的含量高低也常反映肿瘤细胞的分化程度。相反，在萎缩的细胞(如饥饿时)以及有某种物质贮积的细胞，其粗面内质网则萎缩、减少。当细胞受损时，粗面内质网上的核蛋白体往往脱落于胞浆内，粗面内质网的蛋白合成乃下降或消失;当损伤恢复时，其蛋白合成也随之恢复。
在由各种原因引起的细胞变性和坏死过程中，粗面内质网的池一般出现扩张，较轻的和局限性的扩张只有在电镜下才能窥见，重度扩张时则在光学显微镜下可表现为空泡形成，电镜下有时可见其中含有中等电子密度的絮状物。在较强的扩张时，粗面内质网同时互相离散，膜上的颗粒呈不同程度的脱失。进而内质网本身可断裂成大小不等的片段和大小泡。这些改变大多见于细胞水肿时，故病变不仅见于内质网，也同时累及Golgi器、线粒体和胞浆基质，有时甚至还累及溶解体。