大腸杆菌是人體腸道中優勢菌，對其它菌、特別是致病菌，起到了抑制作用，同時還能產生維生素，供人體用。但離開腸道，進入其它部位，也會致病，如尿路感染，因此是一種條件致病菌。 大腸杆菌作為飲用水指標，是因為培養簡單，而腸道糞便中絕大多數是此菌，當水中有此菌時，則提示可能受到糞便污染，就有可能受到致病菌污染。
1、腸道外感染：多為內源性感染，以泌尿系感染為主，如尿道炎、膀胱炎、腎盂腎炎。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、大面積燒傷患者，大腸杆菌可侵入血流，引起敗血癥。 2、急性腹瀉：某些血清型大腸杆菌能引起人類腹瀉。其中腸產毒性大腸杆菌會引起嬰幼兒和旅游者腹瀉，出現輕度水瀉，也可呈嚴重的霍亂樣癥狀。腹瀉常為自限性，一般2~3天即愈。
大腸杆菌病毒可通過飲用受污染的水或進食未熟透的食物(特別是免治牛肉、漢堡扒及烤牛肉)而感染。飲用或進食未經消毒的奶類、芝士、蔬菜、果汁及乳酪而染病的個案亦有發現。此外，若個人衛生欠佳，亦可能會通過人傳人的途徑感染，或經進食受糞便污染的食物而感染該種病菌。潛伏期通常為3至4日，但亦會長達9日。
