根据发病机制，食源性疾病分为三大类。当活的病原微生物被摄入、在胃肠道定殖并通过侵入宿主体内或在宿主体内产生毒素而导致疾病时，就会发生食源性感染。常见的细菌感染包括沙门氏菌（非伤寒）、空肠弯曲菌和致病性大肠杆菌。诺如病毒和甲型肝炎等病毒感染也被归类为感染。潜伏期通常为 12-72 小时，症状包括腹泻、发烧、腹部绞痛和呕吐，持续数天。

食源性中毒是由于摄入食物中微生物在食用前产生的预先形成的毒素而引起的。肉毒杆菌在罐装不当的低酸食品中产生肉毒神经毒素，潜伏期为 12-36 小时，导致严重的麻痹综合征。金黄色葡萄球菌肠毒素对热稳定，会引起快速发作（1-6 小时）呕吐和腹泻。蜡状芽孢杆菌催吐毒素（蜡状芽孢杆菌）在米饭和面食中预先形成。由于毒素已经存在，因此在毒素形成后烹饪食物并不能消除患病风险。

中毒感染介于感染和中毒之间。病原体被摄入后在胃肠道中产生毒素。 A型产气荚膜梭菌在小肠内形成孢子时产生肠毒素，摄入后8-16小时引起水样腹泻。腹泻型蜡样芽孢杆菌在肠道中产生肠毒素。霍乱弧菌和产肠毒素大肠杆菌 (ETEC) 定植后也会在肠道中产生肠毒素。

疫情调查依赖于区分这些机制。呕吐潜伏期短表明中毒，而发烧潜伏期较长则表明感染。实验室确认需要检测粪便中的病原体（针对感染和毒素感染）或食物中的毒素（针对中毒）。 PulseNet（PFGE 和 WGS 分型）等监测系统可追踪爆发菌株。预防策略也相应不同：预防污染和中毒生长，以及充分烹饪和预防感染的交叉污染。典型的食源性感染包括沙门氏菌和弯曲杆菌，而中毒的例子是肉毒杆菌。 诺如病毒和甲型肝炎 代表具有不同流行病学的病毒性食源性感染。