大肠杆菌是条件致病菌，产生毒素的大肠埃希菌可产生耐热与不耐热的毒素，前者侵犯十二指肠、空肠和近端回肠，起病缓慢，是婴幼儿腹泻主要的致病菌。
不产生毒素的大肠埃希菌主要侵犯结肠，还有一种肠出血性大肠埃希菌产生毒力很强的细菌毒素。另外，有一种常黏附性大肠埃希菌，是旅游者腹泻和小儿慢性腹泻的病原体，其临床表现主要好发于夏秋季，潜伏期一般较短，主要表现为腹痛、腹泻、恶心、呕吐，起病急，先有上腹不适，继而出现中上腹或脐周腹痛，持续或阵发性伴有恶心、呕吐，呕吐物大多为摄入的食物，可有胆汁、黏液等，腹泻每天数次至数十次不等，可为稀便、水样便或含黏液，腹泻后腹痛暂时缓解，部分患者可伴有畏寒、发热、头痛、头晕、乏力等全身中毒症状，严重水泻可引起脱水、代谢性酸中毒、低血压或休克。