Histológicamente, los cambios epidérmicos se caracterizan por acantosis, parakeratosis, y diskeratosis.

Se observa atipia celular, al mismo tiempo que los queratinocitos tienen formas y tamaños diversos. También hay una gran actividad mitótica, siendo en conjunto la histología muy similar a la de la enfermedad de Bowen

Cuando se desarrollan carcinomas invasivos a partir de las queratosis actínicas, suelen ser del tipo menos agresivo, siendo poco frecuentes las metástasis distantes.