大肠杆菌可引发多种感染相关疾病，包括引起肠道感染致婴幼儿和旅游者腹泻等、是尿路感染最常见病原菌致女性及老年女性易感染并可能引发肾盂肾炎等、是新生儿败血症和脑膜炎重要病原菌可致严重后遗症、还可能引起腹腔感染等其他部位感染，有基础疾病患者更易受其侵袭且感染后难控制。
一、肠道感染相关疾病
大肠杆菌是引起肠道感染的常见致病菌之一，可导致腹泻等症状。例如产肠毒素性大肠杆菌（ETEC）是导致婴幼儿和旅游者腹泻的重要病原体，其产生的肠毒素会引起肠道分泌功能亢进，导致大量水样腹泻。研究表明，在一些发展中国家，由ETEC引起的儿童腹泻病例占相当大的比例，主要通过污染的水源和食物传播，儿童由于免疫系统发育尚未完善，更容易受到ETEC的感染，出现频繁腹泻、呕吐等症状，严重时可导致脱水等并发症。
二、尿路感染相关疾病
大肠杆菌是尿路感染最常见的病原菌，约占尿路感染病原菌的80%以上。女性由于解剖结构的特点，尿道短而宽，且靠近肛门，更容易发生大肠杆菌引起的尿路感染。性生活、经期卫生等因素可能增加女性尿路感染的风险，而对于老年女性，由于雌激素水平下降等原因，尿道黏膜抵抗力下降，也易发生大肠杆菌性尿路感染。大肠杆菌可通过逆行感染进入尿道、膀胱甚至肾脏，引起肾盂肾炎等，肾盂肾炎可分为急性和慢性，急性肾盂肾炎主要表现为发热、腰痛、尿频、尿急、尿痛等，慢性肾盂肾炎如果不及时控制，可能导致肾功能损害。
三、新生儿感染相关疾病
在新生儿科，大肠杆菌是引起新生儿败血症和脑膜炎的重要病原菌。新生儿免疫系统非常不成熟，皮肤、黏膜屏障功能较弱，当大肠杆菌通过脐部、呼吸道或消化道等途径侵入新生儿体内时，容易引发败血症，表现为发热、嗜睡、拒奶等非特异性症状，病情进展迅速。同时，大肠杆菌也可通过血脑屏障引起新生儿脑膜炎，新生儿脑膜炎可导致严重的神经系统后遗症，如智力低下、癫痫、脑积水等，对新生儿的健康和生长发育造成极大影响，这与新生儿自身免疫防御功能不完善密切相关。
四、其他相关感染疾病
大肠杆菌还可能引起腹腔感染等其他部位的感染。例如在腹部手术术后，若发生腹腔污染等情况，大肠杆菌可侵入腹腔引起腹膜炎等感染性疾病。对于有基础疾病如糖尿病等的患者，由于机体抵抗力下降，更容易受到大肠杆菌的侵袭而发生相关感染，糖尿病患者高血糖的环境有利于细菌生长繁殖，增加了大肠杆菌感染的易感性，且感染后病情可能更难控制。
