胃肠炎的病因：婴幼儿和成人腹泻的流行，常常是由粪便中的微生物污染饮水和食物引起。感染也可在人与人之间传播，尤其是当腹泻者排便后没有清洁双手时更易传染他人。接触爬行动物如乌龟或蜥蜴后将手放入口中，可受到沙门菌感染。
一些细菌能产生毒素，引起肠壁细胞分泌电解质和水，霍乱的水样腹泻即由此引起。一种常见的埃希大肠杆菌产生的毒素可引起旅行者腹泻，甚至在医院、托儿所引起腹泻的暴发流行。
一些细菌，如大肠杆菌的某些菌株、空肠弯曲菌、志贺菌和沙门菌(包括引起伤寒的沙门菌)能侵犯肠道粘膜，破坏其深层细胞，造成许多小溃疡出血，使含有蛋白质、电解质和水的体液大量丢失。
除细菌外，有几种病毒如诺瓦克病毒和柯萨奇病毒也会引起胃肠炎。在温带的冬天，轮状病毒是大多数腹泻的病原，严重的腹泻常使婴幼儿需要住院治疗。肠病毒和腺病毒感染肺，也能感染胃和肠道。
一些肠道寄生虫，尤其是贾第鞭毛虫，吸附或侵犯肠道粘膜，引起恶心、呕吐、腹泻和全身中毒症状，称为贾第鞭毛虫病，常见于寒冷地带，如北美洛基山脉和北欧。如果胃肠炎持续存在(慢性)，将影响病人肠道的营养吸收，称为吸收不良综合征。另一种称为隐孢子虫的肠道寄生虫可引起水样腹泻，有时伴有腹痛、恶心和呕吐。健康人患此病时，通常病情轻微，但当该病发生于免疫系统功能减弱的病人，则感染是严重的，甚至危及生命。贾第鞭毛虫和隐孢子虫感染最常见原因是饮用被污染的水。
进食含有化学毒素的海产食品、某些植物如蘑菇和土豆，或进食一些化学毒素污染的食物也会引起胃肠炎。一种不能消化奶中乳糖的疾病，称为乳糖不耐受症，也可引起胃肠炎。这常常发生在病人饮用牛奶以后，有时被错误地怀疑为对牛奶过敏。意外地进食含有重金属如砷、铅、汞或镉的食物或饮水，可引起突发的恶心、呕吐和腹泻。许多药物，包括一些抗生素也可引起腹痛和腹泻。
