病原菌为志贺菌属，通称为痢疾杆菌，革兰染色阴性，是需氧性杆菌，无荚膜，无鞭毛，不活动，长约1～3μm。细菌对外界抵抗力强，能耐寒、耐潮湿，在低温及潮湿的地方可长时间生存，在室温下，在蔬菜、食品上能存活1~2周，但在日光照射下半小时即可死亡，在加热到100℃可立即死亡。对酸性物及很多化学药品、消毒剂如新洁尔灭，漂白粉，过氧乙酸、甲酚等均很敏感。故可以采用日光照射、煮沸、及消毒剂来杀灭痢疾杆菌。
痢疾杆菌在分类学上属肠杆菌科志贺菌属。志贺菌属分为志贺痢疾杆菌、福氏痢疾杆菌、鲍氏痢疾杆菌、宋内痢疾杆菌四个群，每个群又分成多个血清型及亚型。
痢疾各群及各血清型之间无交叉免疫，所以痢疾可反复发病，且在不同时期、不同地区流行的菌群也不同，故痢疾可反复发生流行、不易控制。
各型痢疾杆菌都可产生内毒素，即存在于痢疾杆菌胞壁上的一种脂多糖，细菌侵入人体后，菌体裂解即释放出来，即引起人体发生全身反应如发热、产生毒血症、休克及大肠黏膜血管收缩，引起肠黏膜缺血、缺氧、坏死与溃疡等。痢疾杆菌除能产生内毒素外，也可产生外毒素，其中以志贺痢疾杆菌产生外毒素的能力最强，它是毒力很强的可溶性肠毒素。外毒素具有以下作用：①神经毒作用：家兔注射后，可引起肢体瘫痪与死亡，病人出现神经系统症状；②细胞毒作用：可使肠黏膜表皮细胞破坏，出现脓血便；③肠毒素作用：可促使大量水和电解质从肠壁内渗出，临床上出现水泻。故志贺痢疾杆菌感染，病人一般病情比较重，易发生中毒型菌痢。
近年来还发现痢疾杆菌可影响肠道内胆盐对脂肪的消化过程导致脂肪泻。细菌还可促使肠道内的脂肪酸羟化，生成蓖麻酸样物质。引起水泻，所以在临床上可见痢疾早期也可以是水样便、脂肪样不消化便，后期再变成脓血便。
