分泌性腹泻由小肠和结肠分泌的盐类和水分超过其吸收能力所致。刺激肠道分泌的物质包括细菌毒素(如霍乱)，致肠病的病毒，胆汁酸(如回肠切除后)，未被吸收的食物脂肪(如脂肪泻时)，某些药物(如蒽醌泻剂，蓖麻油，前列腺素)和肽类激素(如来自胰腺肿瘤的肠血管活性肽)。显微镜下结肠炎(胶原性或淋巴细胞性结肠炎)占分泌性腹泻的5%。

肠道分泌主要是粘膜隐窝细胞的功能，吸收则靠肠绒毛腔面上皮细胞的作用。分泌性腹泻的发生机理涉及多种因素，其中环磷酸腺苷(cAMP)占有重要地位，肠粘膜细胞中的cAMP在分泌电解质和水分中起诱导作用，cAMP又需经细胞内腺苷酸环化酶催化才能起作用。霍乱弧菌分泌的肠毒素( 一种外毒素)，能迅速与空肠上皮细胞结合，刺激腺苷酸环化酶，使细胞内cAMP含量增加，加速水、电解质分泌到肠腔内的过程，而当小肠分泌液超过其吸收能力时，则出现腹泻。