大腸桿菌是人和動物腸道中的正常菌群，一般對人無害。它有三種抗原結構，即菌體抗原（又叫O抗原）、包膜抗原（又叫K抗原）和鞭毛抗原（又叫H抗原）。
O抗原是對大腸桿菌進行分型的基礎，已發現有170多種。其中一些特殊的血清型具有致病性，可引起人類感染性腹瀉。引起人類感染性腹瀉的大腸桿菌又可被分為5類，即腸致病性大腸桿菌、腸產毒性大腸桿菌、腸侵襲性大腸桿菌、腸聚集性大腸桿菌和腸出血性大腸桿菌。 腸出血性大腸桿菌因能引起人類的出血性腸炎而得名。EHEC包括幾種血清型，分為157、26、111。分離出的主要致病菌株為O157∶H7。還包括O26H11、O111及無動力的O157菌株O157NM等。不斷發現其他型菌株與出血性腸炎的關系。
EHEC-O157H7為革蘭氏染色陰性的、有動力、兩端鈍圓的短桿菌。沒有芽孢、有周鞭毛，大多數菌株有莢膜。它對熱敏感，最適生長溫度為37℃，30-42℃時在肉湯中也生長良好，55℃經60分鐘可有部分存活，在75℃水中1分鐘可被殺死。遲緩發酵山梨醇-麥康凱(SMAC)培養基可作為對O157∶H7之篩選培養基。在SMAC培養基上，O157∶H7菌落無色，而發酵菌株呈粉紅色，但有半數EPEC菌株有類似O157∶H7之特性，應注意EPEC與EHEC之鑒別。大腸埃希桿菌O157∶H7抵抗力較強，耐酸耐低溫。在自然界的水中可存活幾周甚至幾個月，在冰箱內則可長期生存。在酸性果汁（PH為2）中甚至可存活幾十天。對氯敏感，在余氯為1mg/l的水中可被殺死。O157∶H7具有含60MD質粒的纖毛，此纖毛能與Henle407細胞粘附。EHEC能產生大量類志賀樣毒素(Shiga-Like toxin，簡稱SLT)。SLT有抗原性，可被志賀I型菌毒素之兔抗血清中和。因SLT能使Hela細胞和Vero細胞(即非洲綠猴腎細胞)變性壞死，引起組織病變，溶解，死亡，故又稱之為Veto毒素，簡稱VT。在細菌產生的毒素中，VT為最強毒素之一。加熱98℃，15min可被滅活。根據抗原性不同，分為VT1、VT2兩種。結構上均由1個A亞單位和5～6個B亞單位組成。分子量分別為3300及8000。
大腸埃希桿菌O157∶H7不同于其他血清型大腸埃希桿菌，大腸埃希桿菌O157∶H7不含有一般腸毒素基因密碼，用基因探針及動物試驗檢測均不產生LT、ST，不具侵襲性，不屬于EPEC血清型。