Возбудитель — токсигенная дифтерийная палочка, грамположительная, устойчивая во внешней среде. Болезнетворное действие связано с экзотоксином. Нетоксигенные коринебактерии (не продуцирующие экзотоксин) непатогенны.
Дифтерийная палочка паразитирует на слизистых оболочках зева и других органов, где развивается крупозное или дифтеритическое воспаление с образованием пленок. Продуцируемый возбудителем экзотоксин всасывается в кровь и вызывает общую интоксикацию с поражением миокарда, периферической и вегетативной нервной системы, почек, надпочечников.