肉毒桿菌是厭氧的革蘭氏陽性梭狀芽胞桿菌，其芽胞耐熱力極強，在沸水中可生存5～22小時。肉毒桿菌孽生於土壤內，存在於家畜如牛、羊、豬等的糞便中。亦可附著於水果、蔬菜和穀物上。臭豆腐、麵醬、豆醬、豆豉等發酵食品及火腿、臘肉、罐頭或瓶裝食物被肉毒桿菌汙染後，在缺氧條件下細菌可大量繁殖而產生外毒素，人攝食後即發生中毒。肉毒桿菌外毒素是一種嗜神經毒素，毒力強大。口服致死量約為0.0001mg，胃酸及消化酶不能使其破壞、肉毒桿菌毒素經消化道吸收後、經淋巴和血液循環到達運動神經突觸和膽鹼能神經末梢，干擾和阻斷神經末梢釋放乙酰膽鹼，使肌肉麻痺。嬰兒發病原理與上述不同，是由於攝入肉毒桿菌梭狀芽胞或繁殖體，雖不含肉毒桿菌外毒素，但病菌可在嬰兒腸道內大量繁殖併產生外毒素，外毒素吸收後可出現中毒，為嬰兒猝死的原因之一。
按照肉毒桿菌外毒素的抗原性不同，肉毒素可分A～G7型。引起人類中毒者主要為A、B、E等3型，偶可由F型所致，各型毒理作用相似。
