细胞因子风暴(cytokine storm)是指机体感染微生物后引起体液中多种细胞因子如TNF-α、IL-1、IL-6、IL-12、IFN-α、IFN-β、IFN-γ、MCP-1和IL-8等迅速大量产生的现象，是引起急性呼吸窘迫综合症和多器官衰竭的重要原因。
　　免疫系统的日常工作是清除感染，但是如果免疫系统被激活到极限程度或者失去控制，它就会伤害宿主，的免疫攻击是"细胞因子风暴"。埃博拉病毒感染的后阶段，细胞因子风暴才是夺命杀手，像禽流感和非典之类的很多病毒都一样，能够触发免疫系统对身体的猛烈攻击。
　　免疫细胞通过细胞因子彼此沟通，细胞因子是细胞释放到血液中的小分子，可以令免疫细胞冲到感染部位、吞噬遭到损伤的细胞，甚至穿透血管壁。细胞因子还可以引发炎症，令被破坏的机体肿胀、发热以及疼痛。
　　细胞因子风暴是一种求助信号，目的是让免疫系统霎时间火力全开。这后一招式的攻击能够损伤病毒，但也会留下一大堆连带伤害。血管承受了其中主要的攻势。细胞因子风暴令血管壁变得更容易穿透。因此动脉、静脉和毛细血管都开始渗出血液和血浆。
　　细胞因子风暴还会引发一氧化氮的大量释放。这种物质会进一步稀释血液并破坏血管。所有这些因素综合起来，把血压降到了危险的水平，所以患者不是死于失血，而是死于某种类似严重感染性休克的问题。
　　埃博拉病毒会立刻瞄准并感染免疫系统的细胞，其中一个目标是树突状细胞。它会静悄悄地潜入树突状细胞内部，从根本上关闭它们的报警系统。因此免疫系统并不知道它应该制造针对埃博拉病毒的抗体。