厌氧性细菌是一类必须在无氧或氧化还原电势低的环境中才能生长的细菌，可分为厌氧芽胞梭菌和无芽胞厌氧菌两大类，它们的致病机制有所不同。

厌氧芽胞梭菌能产生强烈的外毒素，这是其主要致病机制。破伤风梭菌由伤口侵入人体，在局部繁殖过程中产生破伤风痉挛毒素。该毒素为神经毒素，可阻止抑制性神经介质的释放，导致屈肌、伸肌同时强烈收缩，使肌肉活动的兴奋与抑制失调，从而造成强直性痉挛。肉毒梭菌主要通过其产生的肉毒毒素致病。肉毒毒素是已知最剧烈的毒物，它作用于颅脑神经核、外周神经 - 肌肉接头处，阻碍乙酰胆碱的释放，影响神经冲动的传递，导致肌肉松弛性麻痹。产气荚膜梭菌能产生多种外毒素和侵袭性酶，如α毒素（卵磷脂酶）可分解细胞膜上的磷脂，破坏细胞膜，引起溶血、组织坏死和血管内皮损伤；胶原酶能分解肌肉和皮下的胶原组织，使组织崩解；透明质酸酶可分解细胞间质的透明质酸，利于细菌在组织中扩散。

无芽胞厌氧菌是寄生于人和动物体内的正常菌群，当局部组织的氧化还原电势降低，如血管损伤、肿瘤压迫等造成局部组织缺血、缺氧时，细菌得以大量繁殖而致病。其致病机制主要与细菌的侵袭力和毒素有关。无芽胞厌氧菌可借助菌毛、荚膜等表面结构黏附并侵入宿主组织细胞。一些无芽胞厌氧菌能产生多种毒素和酶，如脆弱类杆菌产生的肠毒素可引起腹泻；产黑色素普雷沃菌能产生胶原酶、蛋白酶等，破坏组织细胞，促进细菌在组织中扩散。此外，无芽胞厌氧菌感染常伴有坏死组织，有利于其在低氧环境中生长繁殖，同时坏死组织还能保护细菌免受吞噬细胞的吞噬和体液免疫因素的作用。