1、定居因子(Colonizationfactor,CF)：也稱粘附素(Adhesin)，即大腸桿菌的菌毛。致病大腸桿菌須先粘附於宿主腸壁，以免被腸蠕動和腸分泌液清除。使人類致瀉的定居因子為CFAⅠ、CTAⅡ(ColonizationfactorantigenⅠ、Ⅱ)，定居因子具有較強的免疫原性，能刺激機體產生特異性抗體。
大腸桿菌具有很多毒力因子，包括內毒素，莢膜，〣型分泌系統，黏附素和外毒素等。(〣型分泌系統是指能向真核靶細胞內輸送毒性基因產物的細菌效應系統。約由20餘種蛋白質組成。)
2、黏附素能使細菌緊密黏著在泌尿道和腸道的細胞上，避免因排尿時尿液的沖刷和腸道的蠕動作用而被排除。大腸桿菌黏附素的特點是具有高特異性。包括：定植因子抗原〡，〢，〣;集聚黏附菌毛〡和〣;束形成菌毛;緊密黏附素;P菌毛;侵襲質粒抗原蛋白和Dr菌毛等。
3、外毒素大腸桿菌能產多種的外毒素，包括：志賀毒素〡和〢;耐熱腸毒素〡和〢;不耐熱腸毒素〡和〢。此外，溶血素A在尿路致病性大腸桿菌所致疾病中有重要作用。
4、腸毒素：是腸產毒性大腸桿菌在生長繁殖過程中釋放的外毒素，分為耐 熱和不耐熱兩種。
不耐熱腸毒素(Heatlabileenterotoxin,LT)：對熱不穩定，65℃經30分鐘即失活。為蛋白質，分子量大，有免疫原性。由A、B兩個亞單位組成，A又分成A1和A2，其中A1是毒素的活性部分。B亞單位與小腸粘膜上皮細胞膜表面的GM1神經節苷脂受體結合後，A亞單位穿過細胞膜與腺苷酸環化酶作用，使胞內ATP轉化cAMP。當cAMP增加後，導致小腸液體過度分泌，超過腸道的吸收能力而出現腹瀉。LT的免疫原性與霍亂弧菌腸毒素相似，兩者的抗血清交叉中和作用。
耐熱腸毒素(Heatstableenterotoxin,ST)：對熱穩定，100℃經20分鐘仍不被破壞，分子量小，免疫原性弱。ST可激活小腸上皮細胞的鳥苷酸環化酶，使胞內cGMP增加，在空腸部分改變液體的運轉，使腸腔積液而引起腹瀉。ST與霍亂毒素無共同的抗原關係。
腸產毒性大腸桿菌的有些菌株只產生一種腸毒素，即LT或ST;有些則兩種均可可產生。有些致病大腸桿菌還可產生vero毒素。
5、其他：脂胞壁多糖的類脂A具有毒性，O特異多糖有抵抗宿主防禦屏障的作用。大腸桿菌的K抗原有吞噬作用。
