痢疾杆菌是革兰氏染色阴性的兼性菌，不具动力。在普通培养基中生长良好，最适宜的温度为37℃，不耐热及干燥，阳光直射即有杀灭作用，加热60℃10分钟即死亡；但耐寒能力强，在阴暗潮湿及冰冻环境下能生存数周，在蔬菜、瓜果、腌菜中能生存1～2周。对一般消毒剂如新洁尔灭、来苏、过氧乙酸等抵抗力弱，可被迅速杀死。

根据生化反应与抗原结构的不同，分为4群。甲群为志贺氏菌群，有10个血清型；乙群为福氏菌群，有13个血清型；丙群为鲍氏菌群，有15个血清型；丁型为宋内氏菌群，仅有1个血清型。各群痢疾杆菌在菌体裂解时均释放出内毒素，但产生外毒素的能力各种群差异很大，其中以志贺氏痢疾杆菌产生外毒素的能力最强，故临床症状较为严重。

(1)侵袭力：菌毛是侵袭力的基础，是痢疾杆菌致病的主要因素之一。此外，菌体表面的K抗原也与侵入人体上皮细胞的能力有关。痢疾杆菌随食物进入胃部后，若胃酸分泌正常，可被胃酸杀死，即使细菌进入肠道，也可被肠道内的分泌性抗体(IgA)和肠道正常菌群所排斥。某些足以降低人体全身和胃肠道局部防御功能的因素，如慢性病、过度疲劳、受冻、饮食不当及消化道疾患等，则有利于痢疾杆菌借助菌毛粘附于回肠末端和结肠粘膜上皮细胞上，然后进入细胞内生长繁殖，最后引起细胞破裂，导致肠粘膜损伤及溃疡，引起粘膜炎症而致腹泻。一般情况下，痢疾杆菌只在粘膜固有层内繁殖，并形成感染病灶，很少侵入粘膜下层。细菌侵入血流者较罕见。有毒力的痢疾杆菌对上皮细胞的侵入作用是致病的先决条件，是导致感染的重要原因。

(2)内毒素：细菌内毒素作用于肠壁，使其通透性增高，促进内毒素吸收。内毒素作用于中枢神经系统及心血管系统，引起发热、神志障碍，严重者可出现中毒性休克等一系列症状。内毒素能破坏肠粘膜，形成炎症，出现溃疡、坏死、出血，在排出典型的脓血粘液便的同时，病原菌也随粪便排出。内毒素还可刺激肠壁植物神经，使肠功能紊乱、肠蠕动共济失调和痉挛，尤以直肠括约肌受毒素刺激最明显，临床表现为腹痛和里急后重症状。

(3)外毒素：志贺氏菌属A群1型和2型，可产生外毒素，称志贺毒素。近年还证实B群2a型也可产生志贺样毒素，具有神经毒性、细胞毒性和肠毒素的性质，可能与腹泻有关，作用于中枢神经系统可引起昏迷。