致病性大肠埃希菌包括肠出血型大肠埃希菌（EHEC）、肠致病型大肠埃希菌（EPEC）、肠产毒型大肠埃希菌（ETEC）、肠侵袭型大肠埃希菌（EIEC）等。

肠出血型大肠埃希菌（EHEC）引起严重的出血性肠炎，临床表现为低热、痉挛性腹痛，开始水样便，继而血样便。少数患者并发溶血性尿毒综合征（HUS），除胃肠道症状外，还可出现高热、呕吐、呼吸道症状和急性肾衰。治疗同其他大肠埃希菌肠炎。有观点认为使用抗生素可导致细菌释放毒素溶血尿毒症。

肠致病型大肠埃希菌（EPEC）是婴儿腹泻的重要病原菌，伴有低热、呕吐和腹泻，黏液便不带血。轻者不用抗生素治疗，对严重肠致病型大肠埃希菌（EPEC）感染者，需要抗生素治疗，口服新霉素、庆大霉素，另选氧氟沙星或三代头孢菌素等。儿童避免使用喹若酮类药物、四环素药物及磺胺类药物等。

肠产毒型大肠埃希菌（ETEC）是旅游者和婴儿腹泻的常见病，鉴定主要依据肠毒素和血清学鉴定，临床表现为水样腹泻，恶心、呕吐、寒战，有时发生脱水或中毒症状。轻者不用抗生素，较重者用抗生素药物治疗，治疗原则与EPEC基本一致。

肠侵袭型大肠埃希菌（EIEC）与志贺菌有共同抗原，侵犯上皮细胞，其发病机制与痢疾相似。引起痢疾样症状，发热和肠炎，黏液血便，便中有红细胞、白细胞。治疗方法同细菌性痢疾，常用磺胺类药物、呋喃类药物和喹诺类药物治疗。