胃腸炎的病因：嬰幼兒和成人腹瀉的流行，常常是由糞便中的微生物汙染飲水和食物引起。感染也可在人與人之間傳播，尤其是當腹瀉者排便後沒有清潔雙手時更易傳染他人。接觸爬行動物如烏龜或蜥蜴後將手放入口中，可受到沙門菌感染。
一些細菌能產生毒素，引起腸壁細胞分泌電解質和水，霍亂的水樣腹瀉即由此引起。一種常見的埃希大腸桿菌產生的毒素可引起旅行者腹瀉，甚至在醫院、託兒所引起腹瀉的暴發流行。
一些細菌，如大腸桿菌的某些菌株、空腸彎曲菌、志賀菌和沙門菌(包括引起傷寒的沙門菌)能侵犯腸道粘膜，破壞其深層細胞，造成許多小潰瘍出血，使含有蛋白質、電解質和水的體液大量丟失。
除細菌外，有幾種病毒如諾瓦克病毒和柯薩奇病毒也會引起胃腸炎。在溫帶的冬天，輪狀病毒是大多數腹瀉的病原，嚴重的腹瀉常使嬰幼兒需要住院治療。腸病毒和腺病毒感染肺，也能感染胃和腸道。
一些腸道寄生蟲，尤其是賈第鞭毛蟲，吸附或侵犯腸道粘膜，引起噁心、嘔吐、腹瀉和全身中毒症狀，稱為賈第鞭毛蟲病，常見於寒冷地帶，如北美洛基山脈和北歐。如果胃腸炎持續存在(慢性)，將影響病人腸道的營養吸收，稱為吸收不良綜合徵。另一種稱為隱孢子蟲的腸道寄生蟲可引起水樣腹瀉，有時伴有腹痛、噁心和嘔吐。健康人患此病時，通常病情輕微，但當該病發生於免疫系統功能減弱的病人，則感染是嚴重的，甚至危及生命。賈第鞭毛蟲和隱孢子蟲感染最常見原因是飲用被汙染的水。
進食含有化學毒素的海產食品、某些植物如蘑菇和土豆，或進食一些化學毒素汙染的食物也會引起胃腸炎。一種不能消化奶中乳糖的疾病，稱為乳糖不耐受症，也可引起胃腸炎。這常常發生在病人飲用牛奶以後，有時被錯誤地懷疑為對牛奶過敏。意外地進食含有重金屬如砷、鉛、汞或鎘的食物或飲水，可引起突發的噁心、嘔吐和腹瀉。許多藥物，包括一些抗生素也可引起腹痛和腹瀉。
