（1）侵襲力：志賀氏菌的菌毛能粘附于回腸末端和結腸粘膜的上皮細胞表面，繼而在侵襲蛋白作用下穿入上皮細胞內，一般在粘膜固有層繁殖形成感染灶。此外，凡具有K抗原的痢疾桿菌，一般致病力較強。
（2）內毒素：各型痢疾桿菌都具有強烈的內毒素。內毒素作用于腸壁，使其通透性增高，促進內毒素吸收，引起發熱，神志障礙，甚至中毒性休克等。內毒素能破壞粘膜，形成炎癥、潰湯，出現典型的膿血粘液便。內毒素還作用于腸壁植物神經系統，至腸功能紊亂、腸蠕動失調和痙攣，尤其直腸括約肌痙攣最為明顯，出現腹痛、里急后重（頻繁便意）等癥狀。
（3）外毒素：志賀氏菌A群Ⅰ型及部分2型菌株還可產生外毒素，稱志賀氏毒素。為蛋白質，不耐熱，75～80℃1小時被破壞。該毒素具有三種生物活性：①神經毒性，將毒素注射家兔或小鼠，作用于中樞神經系統，引起四肢麻痹、死亡；②細胞毒性，對人肝細胞、猴腎細胞和HeLa細胞均有毒性；③腸毒性，具有類似大腸桿菌、霍亂弧菌腸毒素的活性，可以解釋疾病早期出現的水樣腹瀉。