各種致病菌都可引起敗血癥。 常見者有金黃色葡萄球菌、溶血性鏈球菌、肺炎鏈球菌、大腸桿菌、腦膜炎雙球菌、綠膿桿菌、變形桿菌、沙門菌屬、克雷白菌屬等。當機體抵抗力降低時，致病力較弱的細菌或條件致病菌，如表皮葡萄球菌等也可引起敗血癥。致病菌種已發生變化，由革蘭陽性球菌引起的敗血癥有所下降，而革蘭陰性桿菌、厭氧菌和真菌所致者逐年上升，這與血管插管、體內異物植入等醫學新技術的開展和抗生素的過度應用有一定關系。
敗血癥的發病機制，兒童期敗血癥多見與小兒機體免疫功能有關：
1、年齡愈小，機體免疫功能愈差，局部感染后局限能力愈弱，極易導致感染擴散。
2、由于小兒時期皮膚粘膜柔嫩、易受損傷，血液中單核吞噬細胞和白細胞的吞噬功能差，血清免疫球蛋白和補體水平亦低，為敗血癥的發生創造了條件。
3、營養不良、先天性免疫缺陷病、腎病綜合征患兒應用糖皮質激素治療時、白血病和腫瘤患兒用化療或放療時等均可因機體免疫功能低下而引發敗血癥。
細菌進入血循環后，在生長、增殖的同時產生了大量毒素，革蘭陰性桿菌釋出的內毒素或革蘭陽性球菌胞膜含有的脂質胞壁酸與肽聚糖形成的復合物首先造成機體組織受損，進而激活循環中的單核細胞或組織器官中的巨噬細胞產生并分泌大量的炎性細胞因子如 TNF，IL-l、IL-6、IL-8，INF-r，由此觸發了機體對入侵細菌的阻抑反應，稱為全身性炎癥反應綜合征(systemic inflammatory response syndrome，SIRS)。這些病理生理反應包括：補體系統、凝血系統和血管舒緩素-激肽系統被激活;糖皮質激素和β-內啡肽被釋出;這類介質最終使毛細血管通透性增加、發生滲漏，血容量不足以至心、肺、肝、腎等主要臟器灌注不足，隨即發生休克和DIC。