由于5 種不同類型的大腸埃希桿菌各菌型間的毒力、侵襲情況不同及機體抵抗力的差異，癥狀體征亦不一致。
一類是細菌只附著于腸黏膜上生長繁殖并產生腸毒素，通過活化腸壁細胞的腺苷環化酶，當胞內環磷腺苷(cAMP)水平升高時，可促進小腸腸液分泌亢進(LT)，而ST 毒素引起的腸液分泌亢進是環化鳥苷(cGMP)介導。同時腸毒素亦能損傷周圍血管的上皮，引起腹瀉，排出大量水樣便(臨床上類似霍亂樣疾病)。另一類型是細菌能侵入腸黏膜上皮細胞，大量繁殖并能產生毒性物質引起一種網狀液體溢出物流進腸腔，最后上皮細胞破裂，導致腸黏膜壞死和產生潰瘍，大便則帶膿血(臨床類似痢疾樣疾病)。主要病變以回腸為主。
