1.腸道外感染：多為內源性感染，以泌尿係感染為主，如尿道炎、膀胱炎、腎盂腎炎、上行性尿道感染多見於已婚婦女。也可引起腹膜炎、膽囊炎、闌尾炎等。嬰兒、年老體弱、慢性消耗性疾病、大麵積燒傷患者，大腸杆菌可侵入血流，引起敗血症。早產兒，尤其是生後30天內的新生兒，易患大腸杆菌性腦膜炎。
2.急性腹瀉：某些血清型大腸杆菌能引起人類腹瀉。根據其致病機理不同，分為四種類型。
（1）腸產毒性大腸杆菌（EnterotoxigenicE. coli，ETEC）：引起嬰幼兒和旅遊者腹瀉，出現輕度水瀉，也可呈嚴重的霍亂樣症狀。腹瀉常為自限性，一般2～3天即愈。營養不良者可達數周，也可反複發作。致病因素是LT或ST，或兩者同時致病。有些菌株具有定居因子，常見者為O6：K15：H16、O25：K7：H42.鑒定ETEC主要測定大腸杆菌腸毒素，血清型有一定參考意義。
（2）腸致病性大腸杆菌（EnteropathogenicE.coli，EPEC）：是嬰兒腹瀉的主要病原菌，有高度傳染性，嚴重者可致死；成人少見。細菌侵入腸道後，主要在十二指腸、空腸和回腸上段大量繁殖。切片標本中可見細菌粘附於絨毛，導致刷狀緣破壞、絨毛萎縮、上皮細胞排列紊亂和功能受損，造成嚴重腹瀉。EPEC不產生LT或ST.有人報道，EPEC可產生一種由噬菌體編碼的腸毒素，因對Vero細胞（綠猴腎傳代細胞）有毒性，故稱VT毒素。VT毒素的結構、作用與誌賀氏毒素相似，具有神經毒素、細胞毒素和腸毒素性。鑒定EPEC可根據臨床表現與血清型。
EIEC的多數菌株無動力，生化反應和抗原結構均近似痢疾杆菌，應予注意。EIEC可引起豚鼠角結合膜炎，臨床上可藉此協助鑒定EIEC.
（4）腸出血性大腸杆菌（EnterohemorrhagicE.coli，EHEC）：引起散發性或暴發性出血性結腸炎，可產生誌賀氏毒素樣細胞毒素。EHCO的主要菌型是O157：H7，還可有O26、OⅢ等。
此外，腸粘附性大腸杆菌（EnteroadhesiveE.coli，EAEC）也可引起腹瀉，但對其發病機理與血清型尚不了解。EAEC不侵入腸上皮細胞，不產生LT或ST，也無VT毒素。唯一特征是具有與Hep-2細胞（人喉上皮細胞癌細胞係）粘附的能力，故也稱Hep-2細胞粘附性大腸杆菌。
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