現今已經清楚內毒素（endotoxins）系存在于革蘭氏陰性菌細胞壁外膜中的脂多糖（lipopolysaccharides，LPS）成分。在結構及功能上具有三個“兩性”特征，即屬于兩性（親水性、疏水性）分子，攜帶兩極（正、負）電荷，及發揮兩相（有益、毒害）作用。內毒素是一類具有高度活性的分子，對機體具有廣泛的生物學作用，故而在革蘭氏陰性菌感染的發病機制中起著十分重要的作用。
 

革蘭氏陰性菌感染時釋放的內毒素或靜脈注射提取的內毒素，可發生嚴重的致死性內毒素休克（endotoxin shock），其特征是從休克可逆期到不可逆期的轉變期相極短，往往只有數分鐘至2h。故而臨床醫生常常來不及采取有效的治療措施。除此之外，如果體內少量應用內毒素，可觀察到有顯著抗腫瘤，增強機體非特異性抵抗力、抗放射及移植物對宿主的排斥反應等有益作用。

內毒素在化學結構上有兩部分具有不同理化性質的成分組成，即多糖成分及脂類——類脂A（lipid A），前者又可以分為O-特異性多糖鏈及核心寡聚糖。O-特異性多糖即先前所稱的O-抗原或O-因子，由多個寡聚糖重復單位（每個重復單位含3～6個糖殘基）組成。對于不同細菌產生的內毒素來講其重復單位的數目（決定鏈的長短）可由0粗糙型內毒素，R-LPS）到70個以上不等。O-多糖側鏈是革蘭氏陰性菌及其內毒素分子中最易變異的表面抗原成分，各種不同種屬的細菌其О-抗原的結構不同，故而它們之間無血清學交叉反應性。正是根據這一點，革蘭氏陰性菌（特別是腸道菌>可進行O-抗原分類。應用O-抗原相對應的抗體，臨床上可以快速進行細菌鑒定。

核心多糖是內毒素組成成分中結構較為恒定的部分，一般由7～11個糖殘基組成，其中含有內毒素的特征性成分——2-酮-3脫氧-D-甘露型辛酮糖酸（2-keto-3-deoxy-D-mannooctonate，KDO）及L-甘油型庚糖。

一般講，同一種細菌，其核心寡聚糖的變異較小，如沙門氏菌屬只含一種類型的核心，而大腸桿菌屬亦只存在六種核心類型。內毒素中核心寡聚糖的免疫決定基，取決于核心成分末端的糖殘基結構，不同種屬的細菌，甚至不同類型的微生物，只要其產生的內毒素核心結構一致，即具有血清學交叉反應性。如沙眼衣原體產生的Re-型內毒素與明尼蘇達沙門氏菌R₅₉₅的Re內毒素結構一致，故而它們具有交叉反應性。