病因是各种致病细菌产生的外毒素。外毒素是蛋白质，主要在细菌生长繁殖过程中释出，产毒菌多为革兰阳性菌，少数是革兰阴性菌。

毒血症的临床表现与致病菌所产生外毒素相关。例如白喉，白喉桿菌本身一般不侵入血流，但被吸收的外毒素则可与易感的组织结合，在临床上引起各种表现，如心肌炎、软齶麻痹、声嘶、肾上腺功能障碍等症状。例如破伤风，其病原菌为破伤风梭菌，其产生的破伤风痉挛毒素造成破伤风特有的角弓反张、牙关紧闭症状。

毒血症作为全身感染的一种类型，其实验室检查多见血白细胞计数增高，病原学侵入的局部组织处可取材获取细菌学证据。如白喉于假膜与黏膜交界处取材，涂片染色后镜检可查获白喉桿菌。破伤风一般发病症状比较典型，不需做细菌学检查。

病原菌及其毒性代谢产物向全身播散引起全身感染症状，常有发热，可伴有全身不适、肌肉酸痛、食慾下降、噁心、呕吐、腹胀、腹泻、头晕头痛、神志淡漠、烦躁、谵妄或昏迷，贫血、肝脾大、严重者可出现中毒性心肌炎、DIC、急性肾衰等表现。而全身感染临床上常分为毒血症、菌血症、败血症、脓毒血症、内毒素血症几种感染类型。

病原菌由局部侵入血流，但未在血流中生长繁殖，只是短暂的通过血循环途逕到达体内适宜部位后再进行繁殖而致病，例如伤寒早期有菌血症期。

病原菌侵入血流后在其中大量生长繁殖，产生毒性代谢产物，引起严重的全身性中毒症状，例如高热、皮肤和黏膜淤斑、肝脾肿大等。鼠疫桿菌、炭疽桿菌等可引起败血症。

指化脓性细菌侵入血流后在其中大量繁殖，并通过血流扩散至机体其他组织或器官，产生新的化脓性病灶。例如金黄色葡萄球菌的脓毒血症，常导致多发性肝脓肿、皮下脓肿和肾脓肿等。

革兰阴性病原菌侵入血流并在其中大量繁殖，崩解、释放出大量内毒素致病的一种感染类型。

包括针对性的抗毒素治疗及抗生素治疗。