內毒素血癥可以出現在多系統的多種疾病中，通常導致致死性感染性休克、多器官功能衰竭、彌漫性血管內凝血等，病死率極高。
內毒素血癥可引起一系列病理生理改變：
①發熱反應：內毒素直接作用于下丘腦體溫調節中樞，或作用于白細胞使之釋放內原性致熱原
②促使血管活性物質如緩激肽、組胺、5-羥色胺等釋放，使血壓下降，導致微循環障礙即中小血管動脈粥樣硬化
③引起白細胞和血小板減少，激活凝血、纖溶系統，產生出血傾向；彌漫性血管內凝血，如腦血栓等
④經C3旁路或經典途徑激活補體
⑤直接或間接損害肝臟，如脂肪肝等；引起糖代謝紊亂及酶學、蛋白代謝的改變，如糖尿病等
⑥激活白三烯、前列腺素、巨噬細胞、單核細胞及內皮細胞活性即產生亞急性和慢性的炎癥反應。