Инфекция может попасть в организм практически через все области покровов (кожи и слизистых оболочек). Но чаще всего ими является слизистая оболочка полости рта, в более редких случаях - слизистые оболочки гортани, носа, глаз, гениталий, через механические повреждения кожи и т.д. Токсигенные коринебактерии локализуются на клетках тканей, распространяются и в течение жизнедеятельности вырабатывают экзотоксин, который оказывает локальное и общее влияние, обусловливающее почти все симптомы заболевания. Клетки бактерий за пределы тканей, которые являются воротами заражения, обычно, не распространяются и прямого участия в поражении организма не принимают.
Экзотоксин, который вырабатывают дифтерийные палочки, состоит из нескольких частей, каждая из которых имеет самостоятельный биологический эффект. Гиалуронидаза: поражает гиалуроновую кислоту капилляр и понижает их резистентность. Это приводит к выходу из сосудов жидкой части кровотока, пропитыванию поврежденных тканей сывороткой, которая содержит наряду с другими компонентами растворимый белок. Некротоксин - приводит к омертвению кожной ткани на месте попадания возбудителей в организм, сопровождается отделением из клеток эпителия тромбокиназы, которая благоприятствует преобразованию фибриногена в фибрин и возникновению на поверхности поврежденных тканей фибринной пленки. Основной компонент дифтерийного токсина вытесняет из клеточных структур цитохром Б и этим путем блокирует в них процессы дыхания клетки и производства белка.