過去，由于在本病患者的糞便和假膜中發現凝固酶陽性的金黃色葡萄球菌，曾一度認為本病系廣譜抗生素所造成的腸道菌群失調，是金葡萄性腸炎的一種類型。目前認為，假膜性小腸結腸炎與金葡萄性腸道感染是兩種不同的疾病。而在假膜性腸炎中，金葡萄僅是一種伴隨菌，并不起致病作用。近年來，一些學者從本病患者的大便中分離到另一種梭狀芽胞桿菌——難辨梭狀芽胞桿菌，并證實其能產生一種可使腸黏膜壞死的外霉素，這種霉素可使動物致病，并在污泥梭狀芽胞桿菌的霉素中有交叉反應，故能被它的抗霉素所中和。廣譜抗生素，特別是氯潔霉素等的應用抑制了正常的腸道菌群，不知道什么原因，抗生素的應用可使梭狀芽胞桿菌沒被抑制，反而促進其裂殖和合成致病；相反，萬古霉素和不吸收的磺胺類藥能有效地抑制梭狀芽胞桿菌。動物實驗應用萬古霉素可預防或治療潔霉素和氯潔霉素所致的假膜性腸炎，這更證明了難辨菌所產生的霉素可能是本病的真正致病因素。
但另一方面，假膜性腸炎還可發生于從未用過抗生素的患者，因機體的免疫-抗病機能低下，如腸道缺血、腸道菌群失調或術后及腸梗阻、白血病、糖尿病、慢性肺心病的患者，抵抗力下降使細菌易于繁殖生長并產生霉素而致病。也有人認為與腸道局部的Schwartzman反應有關，病變可發生于腸道的任何部位，以結腸和小腸炎主，病變廣泛而嚴重，呈節段性同時受累。由于細菌霉素在腸黏膜上產生局部反應造成小血管內凝血、血栓形成、血管壁壞死，從而導致腸黏膜的缺乏性損害。外霉素還刺激黏膜上皮細胞的CAMP系統而使水鈉分泌增加，加重腹瀉。霉素刺激黏膜分泌增加，混同炎性細胞、黏蛋白及纖維素等形成假膜。
大手術后和慢性消耗性疾病時，可能使機體的免疫-抗病機能低下，腸道瘀血或缺血、腸道菌群失調等原因有利于難辨菌的繁殖而致病。手術后發生本病時，腸腔內的氣體還能進入腸壁，而使病變加重。
本病的發病初期，假膜形成前，隱窩表淺上皮首先發生腫脹、變性，少數細胞脫落，間質水腫、嗜酸性液體滲出，可見輕度中性粒細胞浸潤和血管擴張，可有微血栓形成。若病變繼續進展，使更多的上皮細胞變性脫落，其基底膜破壞，病變間質向腸腔滲出纖維素，嗜酸性液體和炎細胞連同脫落的上皮細胞、黏液和壞死細胞碎片，形成初期的假膜，緊覆于隱窩開口處，使黏液和脫落上皮及滲出的炎性細胞不能排出，而導致隱窩擴張。隨著病情的進展，病變范圍擴大，則假膜也增多，大小不一，微有突起，有的呈點狀，有的融合成片狀，嚴重時整個腸段被假膜所覆蓋。假膜呈黃綠色或棕色，質軟而脆，剝離后裸露出潰瘍面。未融合的假膜之間還可見到正常水腫之黏膜，腸腔擴張，腔內液體增多。鏡下見假膜為纖維素、中性粒細胞、單核細胞、黏蛋白以及壞死細胞碎片所組成。黏膜固有層內有中性粒細胞、漿細胞及淋巴細胞浸潤。腺體因黏液排泄受阻而擴張并充滿黏液，有的甚至破裂。黏膜下層因炎癥和黏液出而增厚，伴有血管擴張、充血及血栓形成。壞死一般限于黏膜層，有的向黏膜下伸展，偶有波及腸壁全層而導致腸穿孔。
本病在存活者的病例中所見，腸病變易恢復，其后僅留有小疤痕，罕見有腸萎縮而致腸狹窄者。