旅行者腹泻的病因众多，目前认为旅行者腹泻并非由于气候、食物或水土等因素所致，绝大多数旅行者腹泻具有传染性，其病原有细菌、病毒、寄生虫、真菌等。偶见原虫和蠕虫感染。近年来随着微生物学鉴定技术和分子生物学的发展及应用，临床上又发现不少新的肠道病原体，但仍有20%～35%的腹泻患者未能检出病因，而被称为“非特异性急性胃肠炎”。关于病原学各地报道不一，主要取决于当地流行的致病菌谱、流行菌(毒)株和当地人群的免疫状况。在全世界范围内，产毒性大肠埃希杆菌(ETEC)被认为是最常见的病原菌，占40%～70%，其高检出率尤以非洲和中美洲为甚。最近有报道称黏附-积聚性大肠杆菌(EAEC)在世界范围内是仅次于ETEC的旅行者腹泻的病原体。志贺菌属在世界范围内也相当常见，空肠弯曲菌则多见于前往亚洲的旅行者。虽然霍乱在印度次大陆和拉丁美洲是一种重要的腹泻性疾病，但它很少侵扰旅行者。泰国的气单胞菌属特别常见。在东南亚的沿海地区，副溶血弧菌比较多见。旅行者偶可因病毒、原虫和蠕虫的侵袭而发生腹泻，但三者加起来只占旅行者腹泻病因的10%～15%。国内有学者对来自全国18个省、市、自治区237例旅行者腹泻患者进行病原学及感染因素调查，共检出致泻菌14种118株，检出率为49.79%，以致病性弧菌、致泻性大肠埃希杆菌及变形杆菌为主。分别占52.54%(62/118)、16.95%(20/118)和13.56%(16/118)。1999～2001年，西班牙巴塞罗那一所医院对863名旅游者腹泻病人进行调查，在18名病人中检出气单胞菌18份(2%)，应引起人们重视。近年来病毒引起的旅行者腹泻已引起人们的重视，尤其是儿童和婴幼儿的旅行者腹泻，据估计约70%系病毒感染所致。Dupont报告美国去墨西哥的留学生中DT的病原体轮状病毒占10%。多种病原体的混合感染为10%～33%，泰国在35例旅行者腹泻中有33%病例检出2～4种病原体，其意义尚难确定。此外，尚有l0%～30%的病例未检出病原体，腹泻原因可能是饮食习惯的改变及非病原体因素。
