結核分枝桿菌不產生內、外毒素。其致病性可能與細菌在組織細胞內大量繁殖引起的炎癥，菌體成分和代謝物質的毒性以及機體對菌體成分產生的免疫損傷有關。
致病物質
1.莢膜
莢膜的主要成分為多糖，部分脂質和蛋白質。其對結核分枝桿菌的作用有：①莢膜能與吞噬細胞表面的補體受體3（CR3）結合，有助于結核分枝桿菌在宿主細胞上的粘附與入侵；②莢膜中有多種酶可降解宿主組織中的大分子物質，供入侵的結核分枝桿菌繁殖所需的營養；③莢膜能防止宿主的有害物質進入結核分枝桿菌，甚至如小分子NaOH也不易進入。故結核標本用4% NaOH消化時，一般細菌很快殺死，但結核分枝桿菌可耐受數十分鐘。結核分枝桿菌入侵后莢膜還可抑制吞噬體與溶酶體的融合。
2．脂質
據實驗研究細菌毒力可能與其所含復雜的脂質成分有關，特別是糖脂更為重要。①索狀因子 ：是分枝菌酸和海藻糖結合的一種糖脂。能使細菌在液體培養基中呈蜿蜒索狀排列。此因子與結核分枝桿菌毒力密切相關。它能破壞細胞線粒體膜，影響細胞呼吸，抑制白細胞游走和引起慢性肉芽腫。若將其從細菌中提出，則細菌喪失毒力。②磷脂：能促使單核細胞增生，并使炎癥灶中的巨噬細胞轉變為類上皮細胞，從而形成結核結節。③硫酸腦苷脂（sulfatide）：可抑制吞噬細胞中吞噬體與溶酶體的結合，使結核分枝桿菌能在吞噬細胞中長期存活。④蠟質D：是一種肽糖脂和分枝菌酸的復合物，可從有毒株或卡介苗中用甲醇提出，具有佐劑作用，可激發機體產生遲發型超敏反應。
3.蛋白質
結核分枝桿菌含有大量蛋白質，作為毒力因子與細菌致病性有關。結核菌素是菌體蛋白的主要成分，和蠟質D結合后能使機體發生超敏反應，引起組織壞死和全身中毒癥狀，并在形成結核結節中發揮一定作用。