细菌进入血液循环，并释放具有三部分的毒素，包括保护细菌的荚膜成分、炭疽毒素、水肿因子及致死因子，攻击许多特定的细胞和组织。研究者认为致死因子可能造成巨噬细胞制造过多的肿瘤坏死因子α和第一介白质β，这两种免疫系统经常用来引发发炎反应的介质，最终导致败血性休克、甚或死亡；然而近年研究证据指出，炭疽桿菌也会针对血管最内层的内皮细胞，造成类似出血的血管细缝，将可进一步成为缺血性休克，而非败血性休克。