Patofisiologi shigellosis diawali dengan masuknya bakteri Shigella ke dalam mulut manusia. Setelah ditelan, bakteri masuk ke usus halus dan bermultiplikasi, kemudian masuk ke usus besar. Di usus besar, bakteri melakukan invasi dengan transitosis dan transpor melalui epitel basolateral menggunakan sel M yang bertanggung jawab untuk aktivasi imun jaringan limfoid usus oleh pengenalan antigen.

Mekanisme tersebut memicu pelepasan sitokin inflamasi seperti interleukin-1 (IL-1) dan IL-18 yang menyebabkan terjadinya inflamasi intestinal dan aktivasi lanjutan dari sistem imun bawaan. Bakteri lepas dari makrofag setelah terjadi apoptosis dan inflamasi.

Bakteri kemudian menginvasi epitel sekitar dan sistem imun dengan polimerisasi aktin interseluler. Bakteri akan mengaktifkan faktor nuklear (kappa B) di dalam sel dan menyebabkan produksi IL-8 yang menstimulasi perekrutan neutrofil di lokasi sehingga menyebabkan kerusakan epitel dan inflamasi lebih lanjut.[1,5]