主要通过昆虫表皮接触感染，其次也可经消化道和呼吸道感染。侵染的途径因昆虫的种类、虫态、环境条件等的不同而异。
扫描电镜或荧光染色观察发现,球孢白僵菌高毒菌株在棉铃虫幼虫体壁上短暂生长即形成入侵结构,而低毒菌株在幼虫体壁上产生细长的匍匐菌丝，这些菌丝会从害虫体内吸收营养，最终导致害虫死亡。
在浸染黑尾叶蝉时有两种方式，第一是通过皮肤侵染。萌发的分生孢子在虫体体壁几丁质较薄的节间膜处长出芽管，芽管顶端分泌出溶几丁质酶使几丁质溶解成一个小孔，萌发管进入虫体。这时大概感染24小时。萌发的芽管借酶的作用，不断溶解体壁几丁质向前伸长，直至体壁上皮细胞才生成的菌丝也进入体壁，然后侵入血淋巴组织，菌丝起初延着细胞膜发育生长，再穿过细胞膜进入细胞内，于是原生质和细胞核失活，养料被耗尽，大量解体消失。大量皮下细胞层的破坏是由于体腔内菌丝侵染的结果，此时菌丝受到昆虫、体内的血细胞的包围，血细胞出现空泡，着色力降低。同时菌丝产生许多芽生孢子。芽生孢子萌发后，产生新的菌丝，以此反复不断增殖，冲破血细胞屏障进入体腔。在体腔内又以芽生孢子、分生孢子等方式繁殖，扩散到虫体所有组织．如消化道、马氏管、脂肪体等，这时约侵染48～72小时。感染96小时后，昆虫组织器官大部分被破坏，菌丝成束穿出体表，形成气生菌丝，并开始形成分生孢子梗和分生孢子。侵染120～118小时，虫体表长出大量气生菌丝，分生孢子梗和分生孢子并释放出来，此时除部分体壁处，其他组织皆被破坏，养料亦被耗尽。
真菌孢子萌发，其芽管进入虫体后在血腔内自由浮动，逐渐增长变为菌丝，这些菌丝通过吸收虫体内的水分和养分，不断伸长、分枝、增殖，并入侵器官部位，使整个虫体充满菌丝体。在该过程中，菌体会产生草酸钙结晶，降低血淋巴的酸度，使机体代谢发生紊乱。
在适宜条件下，已被致死宿主体内的菌丝体产生分生孢子，虫体表层破碎，孢子随风释放感染其他虫体，形成循环侵染。
毒性 :
用50亿/g活孢子制剂大白鼠腹腔注射和灌胃LD50分别为0.6±0.1g/kg及10.0g/kg，而用纯孢子腹腔注射大白鼠LD50为128士12mg/kg，为低毒类微生物农药，对人、畜无致病作用，属弱的变态反应源，无“三致”问题。该制剂对人畜无毒，对果树安全，但对蚕有害。