Czynniki zjadliwości Escherichia coli dotyczą głównie ich zdolności do przylegania i adhezji do nabłonka przewodu pokarmowego oraz wytwarzania toksyn przez niektóre szczepy. Adhezji sprzyjają fimbrie, z czego najgroźniejsze są typy I oraz P (powinowactwo do dróg moczowych) i typu S (powinowactwo do naczyń mózgowych) Innym czynnikiem zjadliwości jest otoczka o właściwościach antyfagocytarnych, zwana antygenem K, adhezyny CEA, endotoksyna (LPS) oraz α-hemolizyny. Niektóre szczepy wytwarzają egzotoksyny oraz toksynę typu Shiga. Szczepy hemolityczne bakterii są bardziej chorobotwórcze niż szczepy niehemolityczne. Hemolizyna ma bowiem właściwości toksyny o działaniu nie tylko hemolitycznym, ale także dermonekrotycznym i koagulującym plazmę.
Zakażenia Młode organizmy zwierzęce są szczególnie narażone na zachorowania – przyjmuje się, że około połowa padnięć zwierząt młodych jest spowodowana kolibakteriozami. Wynika to z mniejszej odporności młodzieży. Chorobotwórczość Escherichia coli zależy od jej inwazyjności i możliwości wytwarzania toksyn. Inwazyjne szczepy tej bakterii mają zdolność wnikania do tkanek i wywoływania odczynów zapalnych, dlatego są przyczyną zapaleń przewodu pokarmowego i posocznic. Szczepy toksynotwórcze produkują w jelitach duże ilości toksyn, prowadząc do enterotoksemii.