細胞因子風暴(cytokine storm)是指機體感染微生物后引起體液中多種細胞因子如TNF-α、IL-1、IL-6、IL-12、IFN-α、IFN-β、IFN-γ、MCP-1和IL-8等迅速大量產生的現象，是引起急性呼吸窘迫綜合癥和多器官衰竭的重要原因。
　　免疫系統的日常工作是清除感染，但是如果免疫系統被激活到極限程度或者失去控制，它就會傷害宿主，的免疫攻擊是"細胞因子風暴"。埃博拉病毒感染的后階段，細胞因子風暴才是奪命殺手，像禽流感和非典之類的很多病毒都一樣，能夠觸發免疫系統對身體的猛烈攻擊。
　　免疫細胞通過細胞因子彼此溝通，細胞因子是細胞釋放到血液中的小分子，可以令免疫細胞沖到感染部位、吞噬遭到損傷的細胞，甚至穿透血管壁。細胞因子還可以引發炎癥，令被破壞的機體腫脹、發熱以及疼痛。
　　細胞因子風暴是一種求助信號，目的是讓免疫系統霎時間火力全開。這后一招式的攻擊能夠損傷病毒，但也會留下一大堆連帶傷害。血管承受了其中主要的攻勢。細胞因子風暴令血管壁變得更容易穿透。因此動脈、靜脈和毛細血管都開始滲出血液和血漿。
　　細胞因子風暴還會引發一氧化氮的大量釋放。這種物質會進一步稀釋血液并破壞血管。所有這些因素綜合起來，把血壓降到了危險的水平，所以患者不是死于失血，而是死于某種類似嚴重感染性休克的問題。
　　埃博拉病毒會立刻瞄準并感染免疫系統的細胞，其中一個目標是樹突狀細胞。它會靜悄悄地潛入樹突狀細胞內部，從根本上關閉它們的報警系統。因此免疫系統并不知道它應該制造針對埃博拉病毒的抗體。