難辨梭狀芽孢桿菌產生的毒素有A毒素、B毒素、蠕動改變因子和不穩定因子A毒素引起腺體分泌黏膜損傷及炎癥。B毒素沒有腸毒活性，但可在A毒素作用的基礎上加重黏膜病變。現多認為毒素A在難辨梭狀芽孢桿菌致病機制中可能有重要意義。蠕動因子能刺激肌肉收縮加劇腹痛和腹瀉不穩定因子在致病中的作用尚不了解。可誘發本病的抗生素有多種：青霉素、半合成青霉素、頭孢菌素、氯霉素、林可霉素、四環素、氨基糖甙類等，其中以半合成青霉素、頭孢菌素及林可霉素為多。
病理改變多在乙狀結腸和直腸。約1%～10%的病變局限在較近端結腸個別報告以小腸病變為主。腸壁散在黃白色斑塊樣隆起，約1～10mm，圓形或橢圓形間以正常或紅斑黏膜可融合成片狀灰綠色或棕色的偽膜，偽膜脫落處可見潰瘍。顯微鏡下可見腸黏膜固有層、黏膜下層有炎性細胞浸潤，偽膜由中性粒細胞、炎癥細胞、纖維素及上皮細胞碎片組成。