Sur le plan anatomique, l'endocardite infectieuse se caractérise par une combinaison de végétations et de lésions destructrices :

1. Une végétation est une masse oscillante, rattachée à une structure valvulaire, avec un mouvement indépendant de celui de la valve ; elle peut également se présenter sous forme de masse non oscillante de localisation atypique. L'échocardiographie transthoracique a une sensibilité de 75 % pour le diagnostic des végétations ; cette sensibilité peut atteindre 85 à 90 % avec l'ETO. Toutefois, la sensibilité de l'ETO diminue dans les valves prothétiques et dans l'endocardite infectieuse affectant les dispositifs intracardiaques, notamment les stimulateurs.
2. Un abcès se présente typiquement comme une zone périvalvulaire de densité échographique réduite, sans détection de flux couleur interne et pouvant se compliquer d'un pseudo-anévrisme et d'une fistule. La sensibilité de l'ETO pour le diagnostic de l'abcès est de 90 %, cette modalité étant largement supérieure à celle de l'échocardiographie transthoracique (ETT).
3. L'anévrisme, la perforation ou le prolapsus valvulaire constituent d'autres lésions potentiellement destructrices, ainsi que la rupture des cordages tendineux ou, plus rarement, du muscle papillaire. Les principales conséquences de ces lésions sont la régurgitation valvulaire sévère et l'insuffisance cardiaque. L'ETO est un outil précieux pour leur évaluation.