目前已知最为常见的食物中毒是由空肠弯曲菌、沙门氏菌、大肠埃希氏菌O157：H7、副溶血性弧菌和杯状病毒（也称诺瓦克和诺瓦克样病毒）等病原体引起的。
空肠弯曲菌（Campylobacter）是一种可以引起发热、腹泻和腹痛等症状的病原菌。是世界上检出率最高的腹泻病因之一。病原菌寄生在健康鸟禽类的肠道内，大多数禽肉均含有空肠弯曲菌。食用未煮熟的鸡肉或受到生鲜鸡肉血水污染的其他食品常常是引起感染的主要来源。
沙门氏菌（Salmonella）也是广泛存在于鸟类、爬行类动物和哺乳类动物肠道内的一种细菌。沙门氏菌可以通过各种动物性食物传播给人。典型的沙门氏菌病的症状包括发热、腹泻和腹痛。对健康状况较差或免疫水平低下的人来讲，病原菌可以侵入血液，引起严重的感染。
大肠埃希氏菌O157：H7（E. Coli O157:H7）是一种以牛和其他类似动物为保虫储主的病原菌。食用受牛粪便中含有的病原菌污染的食物或饮水后即可引起发病。所致疾病通常较为严重，常出现血样腹泻，腹痛，发热并不常见。在出现最初的症状后的数周，3-5%的病人可以出现一种称为溶血性尿毒综合症（HUS）的并发症。这种并发症的症状主要是贫血、广泛出血和肾功能衰竭。
杯状病毒或诺瓦克样病毒（Calicivirus, Norwalk-like virus）是一种极为常见的食源性疾病的病因，但由于检验方法尚不普及，临床上确诊的较为少见。病毒可以引起急性胃肠道疾病，症状主要为呕吐，腹泻相对少一些，病情一般在二天内即可缓解。与许多食源性疾病具有动物储主的情况不一样，认为诺瓦克样病毒传播的方式主要通过感染者再传给其他人。厨师如果手上带有这种病毒，可以在其食品加工制作过程中污染所加工的食品（如色拉或三明治）。渔民如受感染可以在其捕捞作业时污染所捕捞的贝类（如牡蛎）。
一些常见疾病有时也可以通过食物传播，尽管这些疾病主要以其他方式传播。这类疾病包括由志贺氏菌（Shigella）、甲肝病毒（Hepatitis A）和兰氏贾第鞭毛虫（Giardia lamblia）、隐孢子虫（Cryptosporidia）等寄生虫引起的感染。脓毒性咽喉炎偶尔也可以通过食物传播。
除了通过直接感染的方式导致疾病的发生外，有些食物中毒是由食品中存在的某种毒素引起的，毒素是由食品中的某种微生物产生的。例如，金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）可以在某些食品中生长繁殖，并产生一种致吐性毒素。肉毒中毒是一种较为罕见的致死性疾病，食品中如有梭状肉毒杆菌生长繁殖并产生麻痹性强毒素即可引起发病。只要食品中存在这些毒素，即使不再有产生这些毒素的病原菌，也可以引起发病。
其他许多毒物和有毒化学物质也可以引起疾病。如果某种农药不小心加入某种食物，或利用某种含有天然毒性物质的物品制作食物，食用这些食物的人也可以引起疾病。每年因误食有毒蘑菇或有毒鱼类而中毒的人不在少数。