A E. Coli Enterohemorrágica é caracterizada por seus fatores de virulência como: a produção de toxina Shiga (Stx1 e Stx2), que é capaz de causar lesão "attaching-effacing" (A/E), lesão por adesão e desaparecimento, e possuem um plasmídeo que codifica alguns outros fatores de virulência como fímbrias e hemolisinas.
A lesão A/E caracteriza-se pela íntima relação entre a membrana do enterócito e a parede bacteriana, que causa alteração no citoesqueleto da célula e consequente destruição das microvilosidades dos enterócitos.
A produção de toxina Shiga é seu principal fator de virulência, considerando que os demais fatores não são específicos dessa estirpe.