產氣莢膜桿菌能產生多種外毒索（可分為12種，以α、β、γ等表示），有些外毒素本身就是酶。根據外毒素的性質和致病作用不同，可將該菌分為A、B、C，D、E、F 6型，其中對人致病的是A、C、和F型。A型主要引起氣性壞疽和食物中毒，C型和F型可引起壞死性腸炎等。在各種毒素中，以α毒素（卵磷脂酶）最重要，它能分解細胞膜上的卵磷脂，損傷多種細胞的細胞膜，引起溶血、組織壞死、血管內皮細胞損傷，使血管通透性增高，透明質酸酶及膠原酶能破壞細胞間質，分解皮下組織和肌肉組織的膠原纖維，使組織崩解，有利于細菌及毒素的擴散，此外，還有蛋白酶、DNA酶；腸毒素等。