細菌性痢疾(簡稱菌痢)是痢疾桿菌引起的。痢疾桿菌是革蘭氏陰性兼性菌，不具動力，在普通培養基中生長良好，最適宜溫度為37℃，在水果、蔬菜及腌菜中能生存10日左右;在牛奶中可生存24日之久;在陰暗潮濕及冰凍條件下生存數周。陽光直射有殺滅作用，加熱60℃10分鐘即死，一般消毒劑能將其殺滅。
所有痢疾桿菌均能產生內毒素、細胞毒素、腸毒素(外毒素)，志賀氏痢疾桿菌尚可產生神經毒素。志賀氏菌屬有菌體抗原O及表面抗原K，有其群與型 的特異性，據生化反應及抗原組成，痢疾桿菌分為四個菌群：甲群(志賀氏痢疾桿菌) 、乙群(福氏痢疾桿菌)、丙群(鮑氏痢疾桿菌)、丁群(宋氏痢疾桿菌)。四菌群均可產生內毒素，甲群還可產生外毒素。四種痢疾桿菌都能引起普通型痢疾和中毒型痢疾。我國目前痢疾的病原菌以福氏痢疾桿菌為主，宋氏和鮑氏痢疾桿菌有增多趨勢：①A群：包括志賀氏菌及其血清型1～15;②B群：包括福氏菌及其血清型：1a～c、2a～b、 3a～c、4a～c、x、y等;③C群：包括鮑氏菌及其血清型1～18;④D群：宋內氏菌屬：1。臨床上可以特異性血清作凝集反應加以定型。目前以福氏和 宋內氏菌占優勢，某些地區仍有志賀氏菌群流行。福氏菌感染易轉為慢性，宋內氏菌感染則多呈不典型發作，志賀菌的毒力最強，可引起嚴重癥狀。
痢疾桿菌對結腸粘膜上皮細胞有吸附和侵襲作用，對腸粘膜上皮細胞具有侵襲力的菌株才能引起結腸典型病變，而對上皮細胞無侵襲力的菌株并不引起病 變。胃酸、腸道菌群產生的短鏈脂肪酸、過氧化氫以及大腸桿菌素等，對痢疾桿菌有殺滅或拮抗作用。人體腸粘膜產生的分泌型IgA等特異性抗體，對痢疾桿菌有 重要排斥作用。某些足以降低人體全身和胃腸道局部防御功能的因素，如慢性病、過度疲勞、暴飲暴食及消化道疾患等，則有利于痢疾桿菌侵入腸粘膜而致病。
痢疾桿菌侵入腸粘膜上皮和因有層，并在其中繁殖，引起腸粘膜的炎癥反應，固有層呈現毛細血管及小靜脈充血，并有細胞及血漿的滲出與浸潤、甚至可 致固有層小血管循環衰竭，從而引起上皮細胞變性甚至壞死，壞死的上皮細胞脫落后可形成小而淺表的潰瘍，因而產生腹痛、腹瀉、膿血便。直腸括約肌受刺激而有里急后重感，內毒素可致全身發熱。
中毒性菌痢的全身中毒癥狀與腸道病變程度不一致，雖有毒血癥癥狀，但腸道炎癥反應極輕。除痢疾桿菌內毒素作用外，可能與某些兒童具特異體質，對細菌毒素呈現強烈反應，引致微血管痙攣、缺血和缺氧，導致DIC、重要臟器功能衰竭、腦水腫和腦疝。
