1886年Escherich从粪便中发现了大肠杆菌。在相当长的一段时间内，一直被当作正常肠道菌群的组成部分，认为是非致病菌。直到20世纪中叶，才认识到一些特殊血清型的大肠杆菌对人和动物有病原性，尤其对婴儿和幼畜（禽），常引起严重腹泻和败血症，它是一种普通的原核生物，是人类和大多数温血动物肠道中的正常菌群。但也有某些血清型的大肠杆菌可引起不同症状的腹泻，根据不同的生物学特性将致病性大肠杆菌分为5类：致病性大肠杆菌(EPEC)、肠产毒性大肠杆菌(ETEC)、肠侵袭性大肠杆菌(EIEC)、肠出血性大肠杆菌(EHEC)、肠黏附性大肠杆菌(EAEC)。
大肠杆菌为革兰阴性短杆菌，大小0.5微米×(1～3)微米。周身鞭毛，能运动，无芽孢。能发酵多种糖类产酸、产气，是人和动物肠道中的正常栖居菌，婴儿出生后即随哺乳进入肠道，与人终身相伴，其代谢活动能抑制肠道内分解蛋白质的微生物生长，减少蛋白质分解产物对人体的危害，还能合成维生素B和维生素K，以及有杀菌作用的大肠杆菌素。正常栖居条件下不致病。但若进入胆囊、膀胱等处可引起炎症。在肠道中大量繁殖，几占粪便干重的1/3。兼性厌氧菌。在环境卫生不良的情况下，常随粪便散布在周围环境中。若在水和食品中检出此菌，可认为是被粪便污染的指标，从而可能有肠道病原菌的存在。因此，大肠菌群数（或大肠菌值）常作为饮水和食物（或药物）的卫生学标准。
大肠杆菌侵入人体一些部位时，可引起感染，如腹膜炎、胆囊炎、膀胱炎及腹泻等。人在感染大肠杆菌后的症状为胃痛、呕吐、腹泻和发热。感染可能是致命性的，尤其是对孩子及老人。
该菌对热的抵抗力较其他肠道杆菌强，55℃经60分钟或60℃加热15分钟仍有部分细菌存活。在自然界的水中可存活数周至数月，在温度较低的粪便中存活更久。胆盐、煌绿等对大肠杆菌有抑制作用。对磺胺类、链霉素、氯霉素等敏感，但易耐药，是由带有R因子的质粒转移而获得的。
大肠杆菌O157∶H7是大肠杆菌的其中一个类型，即肠出血性大肠杆菌(EHEC)，该种病菌常见于牛等温血动物的肠内。这一型的大肠杆菌会释放一种强烈的毒素，并可能导致肠管出现严重症状，造成肠出血，约有10%可发展成肾出血。主要症状是突发性腹痛，并危及肝、肾。在小儿中常导致溶血性尿毒综合征，威胁生命。1996年在日本发生大规模EHEC流行，大肠杆菌O157∶H7食物中毒9451人，死亡12人，是由一所小学学生食用白萝卜芽引起的，以后通过粪便感染、交叉感染。此病迅速扩展至全日本，全世界都受到震惊。许多食物都可引起发此病，如生的或半生的肉、奶、汉堡包、果汁、发酵肠、酸奶、蔬菜等。
目前针对这种毒素尚无有效的治理方法，主要预防措施是不吃生食，若食物的所有部分均加热至75℃，便可消灭大肠杆菌O157∶H7；因此，碎牛肉及汉堡等应彻底煮至75℃达2~3分钟，直至煮熟的肉完全转为褐色，而肉汁亦变得清澈再食用。如有需要保留吃剩的熟食，应该加以冷藏，并尽快食用，而变质的食物应该弃掉。