E.coli gây bệnh bởi nhiều yếu tố, có yếu tố là độc tố và có yếu tố không phải là độc tố. Bao gồm:
- Khả năng bám dính: đây là yếu tố gây bệnh đặc biệt quan trọng, nó giúp vi khuẩn thực hiện bước đầu tiên của quá trình gây bệnh là bám dính lên niêm mạc ruột nhờ một hay nhiều yếu tố bám dính. E.coli có 4 loại yếu tố bám dính, đặc biệt quan trọng là F4 (K88), F5 (K99), F6 (987p), F41.
- Khả năng xâm nhập: là khả năng vi khuẩn qua được hàng rào bảo vệ lớp muscosa trên bề mặt ruột non và tế bào biểu mô, đồng thời sinh sản và phát triển trong lớp tế bào này, tránh các tế bào đại thực bào.
- Khả năng gây dung huyết: khả năng sản sinh ra haemolysin của E.coli có thể được coi như một yếu tố độc lực quan trọng. Có 4 kiểu dung huyết nhưng quan trọng nhất là hai kiểu α và β.
- Khả năng tạo colicin V:
Trong quá trình phát triển, E.coli thường xuyên sản sinh ra colicin V khi tồn tại cộng sinh với các loại vi khuẩn khác và trở lên chiếm ưu thế trong đường ruột. Colicin V là một loại chất kháng khuẩn có khả năng ức chế hoặc tiêu diệt các loại vi khuẩn khác. Có khoảng 40% số chủng E.coli ở người và động vật có khả năng sản sinh colicingenic. Nếu colicin V được sản sinh ra từ các chủng E. coli cường độc ký sinh trong cơ thể vật chủ thì trong trường hợp này có thể coi colicin V là một yếu tố gây bệnh.
- Khả năng sản sinh độc tố:
Sản sinh độc tố được xem như là một khả năng đặc biệt quan trọng của E.coli. Cũng như khả năng bám dính, khả năng sản sinh độc tố là một nhân tố gây bệnh quan trọng của vi khuẩn E.coli. E.coli sản sinh ra hai loại độc tố: nội độc tố và ngoại độc tố.