Do tính chất đề kháng với acid dạ dày, shigella dễ dàng xâm nhập vào đường tiêu hĩa. Sau thời gian ủ bệnh 24 - 72 giờ, vi khuẩn vào ruột non và đến xâm nhập vào tế bào thượng bì ruột già, tăng sinh trong nội bào gây nên phản ứng viêm cấp tính lớp niêm mạc đại tràng. Giai đoạn này tương ứng với thời kỳ khởi phát với các triệu chứng nhiễm trùng khơng đặc hiệu, đau bụng, ỉa chảy .
Sau đĩ lớp tế bào thượng bì chứa vi khuẩn bị huỷ hoại và bong ra tạo nên những ổ loét nơng, trên nền lớp niêm mạc viêm lan tỏa chứa nhiều chất nhầy và bạch cầu đa nhân. Giai đoạn này bệnh nhân thải nhiều vi trùng theo phân ra ngồi, thương tổn gây ra phân cĩ máu .
Tổn thương lúc đầu khu trú ở đại tràng Sigma và trực tràng sau đĩ cĩ thể lan lên phần trên của đại tràng, trong trường hợp nặng viêm lan tỏa tồn bộ khung đại tràng, lan đến đoạn cuối của hồi tràng, tiêu chảy do rối loạn hấp thu nước, điện giải do viêm đại tràng và do độc tố ruột gây ra.
Vai trị đề kháng của cơ thể đối với Shigella hiện nay chưa được rõ. Acid dạ dầy và mật chưa phải là hàng rào bảo vệ chính, trái lại tăng nhu động ruột trong lúc bị bệnh được xem là cơ chế chính của thải khuẩn. Các loại thuốc cầm tiêu chảy, thuốc chống co thắt là những loại thuốc làm cản trở thải khuẩn là nguyên nhân gây ra các biến chứng nghiêm trọng. Vi khuẩn chí bình thường của ruột cũng đĩng vai trị ức chế sự phát triển của vi khuẩn .IgA cũng được xem là yếu tố bảo vệ của cơ thể chống lại lỵ. Các kháng thể huyết thanh đặc hiệu đối với kháng nguyên O được phát hiện thấy trong huyết thanh 1- 2 tuần sau khi bị bệnh. Đáp ứng miễn dịch tế bào trong và sau khi bị bệnh chưa được rõ. Khảo sát trong ống nghiệm cho thấy các Lymphocyte mang bộ phận thụ Fc, các đơn bào và bạch cầu đa nhân cĩ thể tiêu diệt được Shigella với sự hiện diện của kháng huyết thanh Shigella .
Khi bị bệnh, niêm mạc ruột già bị lĩet lan rộng với chất xuất tiết chứa tế bào niêm mạc ruột già bị bong, bạch cầu đa nhân, hồng câù. Tổn thương lĩet trơng giống như màng giả. Các tế bào nội mạc mao động mạch va ì mao tĩnh mạch bị phù nề kèm theo bạch cầu đa nhân di chuyển trên thành mạch. Vi khuẩn cĩ thể thấy được trong tế bào chất
Ở trẻ em nhiễm S. dysenteria type 1 với viêm đại tràng nặng cĩ thể xuất hiện hội chứng huyết tán ure máu cao ( vỡ hồng cầu và lắng đọng các cục fibrin gây tắc mạch máu cầu thận ). Trẻ bú mẹ chống lại lỵ trực trùng tốt hơn nhờ kháng thể cĩ trong sữa mẹ và những yếu tố chống nhiễm trùng.