痢疾桿菌的致病物質有侵襲力，志賀氏菌屬的菌毛能黏附於迴腸末端和結腸黏膜的上皮細菌表面，就是在清晰蛋白作用下穿入上皮細胞內，一般在黏膜固有層繁殖，形成感染灶。內毒素，各型的痢疾桿菌都具有強烈的內毒素，內毒素作用於腸壁使其通透性增高，促進內毒素的吸收引起發熱、神志障礙，甚至中毒性休克等。內毒素能破壞黏膜形成炎症潰瘍，出現典型的膿血黏液便，內毒素還作用於腸壁的植物神經系統，使腸功能紊亂、腸蠕動失調和痙攣，尤其是直腸括約肌痙攣，明顯出現腹痛、裡急後重等症狀。外毒素，志賀氏菌A群Ⅰ型及部分Ⅱ型菌株，還可產生外毒素，呈志賀氏毒素，使蛋白質不耐熱，在75-80℃時一小時就會被破壞，該毒素具有三種生物活性，即神經毒性、細胞毒性和腸毒性。