ETEC定居于小腸表面，不損壞也不侵入腸黏膜上皮細胞，通過產生腸毒素引起分泌性腹瀉。常見的血清型有10余種，如O6、O8、O15、O25、O27、O42、O63、O87、O148、O159等。
腸毒素分不耐熱腸毒素（LT）和耐熱腸毒素（ST）2種。1株大腸埃希桿菌可同時產生LT和ST，也可只產生1種。LT是一種蛋白質，由1個A亞單位和5個B亞單位組成，分子量為85000，60℃10分鐘即可滅活。其抗原性和毒性與霍亂毒素相似，引起腹瀉的機制也與霍亂毒素相同，刺激細胞環磷酸腺苷（cAMP）增多，引起小腸持續過度分泌而腹瀉。