En début d'évolution, le virus peut être retrouvé dans le sperme, par contre il n'est jamais excrété, ni dans la salive, ni dans le jetage, ni dans les lésions buccales. On ne le retrouve donc pas dans le milieu extérieur.
La maladie est transmise essentiellement par des insectes hématophages du genre Culicoides . Une seule piqûre de Culicoides infecté suffit pour qu'un animal sensible soit infecté.
Le virus persiste dans les insectes du genre Culicoides durant toute leur vie. Il se multiplie dans les glandes salivaires et est excrété par la salive de l’insecte. La transmission du virus s'opère donc exclusivement par la piqûre de l’insecte. Le vecteur atteint sa capacité maximale de transmission 10 à 14 jours après avoir absorbé le sang d’un animal virémique. Il prend un repas de sang tous les 3 à 4 jours durant sa vie de 70 jours environ. Une seule piqûre suffit à infecter un hôte sensible. L’infection chez le mouton produit une première virémie discrète et permet la localisation primaire du virus dans la rate, les amygdales et les nœuds lymphatiques régionaux. La charge virale est
beaucoup plus élevée durant la seconde virémie, ce qui permet la détection du virus, l’infection d’autres vecteurs hématophages et la dissémination du virus dans de nombreux tissus.
Le virus de la fièvre catarrhale ovine possède un tropisme pour les cellules hématopoïétiques et endothéliales. Il se multiplie dans ces cellules au sein d’une variété de tissus et y provoque de la dégénérescence et de la nécrose de l’endothélium vasculaire. Le virus se dissémine dans l'organisme par une virémie associée aux cellules sanguines qui dure plusieurs semaines, même en présence d’anticorps neutralisants. L'animal souffre probablement de troubles de la coagulation qui évoluent en coagulopathie de consommation et syndrome hémorragique.
La contamination in utero chez les bovins et les ovins est possible, la contamination via la semence est théoriquement possible mais n'a jamais encore été démontrée. Le passage transplacentaire du virus produit des signes variables selon le moment de la gestation. Durant le premier tiers de gestation, ce sont des mortalités embryonnaires et fœtales. L’infection durant le deuxième tiers peut provoquer des anomalies congénitales, de l’hydranencéphalie et de l’hypoplasie cérébelleuse qui sont dues à la destruction par le virus des précurseurs des neurones et des cellules gliales avant leur migration dans différentes régions du cerveau. Durant le dernier tiers de gestation, le fœtus ou l’agneau développe une réponse immune qui élimine l’infection.
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L'activité des Culicoides est essentiellement crépusculaire et nocturne. La survie des insectes dans une région dépend de la
température et de l'humidité: en zone tempérée, le vecteur devient abondant vers la fin de l'été, début d’automne.

En octobre 2006, l'OIE annonçait la mise en évidence du rôle de vecteur joué par Culicoides dewulfi en Europe. Ce moucheron étant plus adapté à nos contrées que Culicoides imicola jusqu'ici connu comme le principal vecteur de la maladie et rien n'indiquant qu'il soit le seul en cause, cette nouvelle va dans le sens d'une installation possible du virus autour du Bénélux.

La propagation de la maladie s'effectue soit par déplacements d'animaux infectés ou de leur semence, soit par le transport du vecteur infecté.

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Les ovins restent infectés une cinquantaine de jours, les bovins jusqu'à 100 jours… les bovins sont donc un réservoir important en zone tempérée. Ils permettent au virus de passer l'hiver. Au printemps les culicoides qui piquent préférentiellement les bovins se recontaminent aisément. Les bovins représentent également un danger si on les transporte à partir d'une zone infectée.

Le contrôle des déplacements d'animaux est donc primordial pour circonscrire les zones infectées, c'est pourquoi la FCO appartient à la liste des maladies contagieuses à déclaration obligatoire selon la classification de l'OIE.

La FCO n'est pas transmissible à l’Homme.

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