Основные факторы патогенности клебсиел — полисахаридная капсула (по составу её Аг выделяют более 70 сероваров), фимбрии (обеспечивают адгезию к эпителию) и токсинообразование. Адгезию к эпителию также опосредуют плазмидные факторы, кодирующие образование поверхностных белков, обусловливающих адгезию.
Большой вклад в патогенез поражений клебсиел вносит сидерофорная система бактерий, связывающая ионы Fe2+ и снижающая их содержание в тканях. У клебсиелл выявлены хелаторы железа энтеробактин (энтерохелин) и аэробактин.
У различных изолятов клебсиел выявлены термолабильные и термостабильные токсины.
Термо и кислотостабильный токсин клебсиел обнаружен у изолятов, выделенных от пациентов с тропической спру. По структуре и механизму действия (активация системы гуанилатциклаза-цГМФ) он аналогичен термостабильному энтеротоксину Е. coli.
Термолабильный токсин клебсиел обнаружен у капсулированных штаммов, выделенных от пациентов с ожоговой болезнью. Токсин клебсиел проявляет цитотоксичность и опосредует проникновение клебсиел в кровоток.