При вскрытии трупов животных, павших от таллиевого токсикоза, обнаруживают стоматит, фарингит, абомазит, гастроэнтерит. Печень увеличена, дряблая, застойная. Почки увеличены, размягчены. В корковом слое почек кровоизлияния. Сердце увеличено главным образом за счет дилятации правого желудочка. Под эпикардом кровоизлияния.
Иногда выявляют бронхопневмонию. Для диагностики болезни целесообразно проводить гистологические исследования кожи. В коже отмечают утолщение и распад волосяных луковиц. В сохранившихся луковицах вместо волос находят рыхлое роговое вещество.
При химическом исследовании патологического материала (печени, почек, мышц, костей, желчи, содержимого желудка и кишечника) обнаруживают таллий.