As DTA podem ser causadas por: toxinas, como as produzidas pelas bactérias Staphylococcus aureus, Clostridium spp., Bacillus cereus, Escherichia coli, Vibrio spp,, etc.; pela ação direta de bactérias, como Salmonella spp., Shigella spp., Escherichia coli, etc.; vírus, como Rotavírus, Noravírus, etc.; parasitas, como Entamoeba histolytica, Giardia lamblia, Cryptosporidium parvum etc.; e substâncias tóxicas, como metais pesados, agrotóxicos, etc

A sobrevivência e a multiplicação de um agente etiológico nos alimentos dependem de seus mecanismos de defesa e das condições do meio, expressas principalmente pelos níveis de oxigenação, pH e temperatura, variável de acordo com cada alimento

Com relação às toxinas bacterianas causadoras de DTA, sabe-se que algumas são termolábeis (inativadas pelo calor), como a toxina do botulismo e outras são termoestáveis (não são inativadas pelo calor), como as toxinas produzidas pelo Staphylococcus aureus

As intoxicações alimentares são causadas pela ingestão de micro-organismos patogênicos, denominados invasivos, com capacidade de penetrar e invadir tecidos, originando quadro clínico característico; enquanto as infecções alimentares são provocadas pela ingestão de toxinas formadas em decorrência da intensa proliferação do micro-organismo patogênico no alimento