Ведущее значение в патогенезе придается внутриклеточной инвазии шигелл. Способность возбудителей к проникновению внутрь клетки, размножению в цитоплазме эпителиоцитов и межклеточному распространению детерминируется большой плазмидой вирулентности 214 kb, содержащей примерно 100 генов. Из них 25 кодируют систему секреции III типа, которая внедряется в мембрану и способствует переходу шигелл в цитоплазму клетки хозяина. Определенное значение в проявление вирулентности вносят гены шигелл, контролирующие синтез полноценной структуры липополисахарида О–антигена и шига–токсина. Последний в 1000 раз более активно синтезируется S. dysenteriae 1–го типа, чем шигеллами других видов.
Основные этапы развития инфекционного процесса состоят из начального (преодоления естественных барьеров организма хозяина: механического, химического, экологического), этапа адгезии, пенетрации в эпителий и внутриклеточного размножения. Условно можно выделить этапы преодоления гуморальных и клеточных механизмов защиты макроорганизма, образование эндотоксина, энтеротоксина и цитотоксина.
Первоначальная гипотеза о значительной гибели шигелл в просвете желудка и в тонкой кишке с высвобождением эндотоксина была пересмотрена после признания внутриклеточного паразитизма бактерий. Наружная оболочка и клеточная стенка шигелл, представленные биополимерами белков наружной мембраны в сочетании с липополисахаридами О–антигена, хорошо защищают вирулентные дизентерийные бактерии от действия кислоты желудочного сока и ферментов поджелудочной железы. Каким образом шигеллы преодолевают антагонистическую активность нормальной микрофлоры кишечника, не совсем понятно. Не исключено, что преимущественно поражаются лица с уже нарушенным микробиоценозом, или шигеллы находят на эпителии места, свободные от симбионтов, участвующих в обеспечении колонизационной резистентности слизистой оболочки кишечника. Частичное размножение шигелл в эпителии тонкой кишки подтверждается результатами морфологических исследований еюнобиоптатов. О возможном разрушении шигелл полиморфно–ядерными лейкоцитами и поступлении липополисахарида из тонкой кишки в системный кровоток свидетельствует лихорадочное состояние пациентов с дизентерией, наблюдаемое с первых дней болезни. Не исключена одновременная транслокация условно–патогенных грамотрицательных бактерий через М–клетки из просвета кишечника во внутреннюю среду организма хозяина как результат нарушения нормального микробиоценоза желудочно–кишечного тракта, липополисахарид которых также участвует в развитии лихорадки и лейкоцитарной реакции.