식중독 발생의 원인은 생물학적 위해요소, 화학적 위해요소, 물리적 위해요소 등으로 구분한다. 그 중 생물학적 위해요소인 세균, 바이러스, 곰팡이, 원생동물 등이 식중독 발생의 주요 원인이며 이중에서도 세균이 대부분을 차지하고 있다.

발병원인에 따라 미생물에 의한 식중독(세균성 식중독, 바이러스성 식중독 등), 식물성, 동물성 식중독(자연독 식중독), 화학물질이나 독소에 의한 식중독(화학적 식중독)으로 분류할 수도 있다.

곰팡이독은 생물체인 곰팡이가 생성하므로 생물학적 위해요소에 포함되기도 하고, 화학적독소가 중독의 원인이므로 화학적 위해요소로 분류될 수도 있다. 생물학적 위해요소 중 곰팡이는 주로 누룩곰팡이(Aspergillusflavus), 시트리늄(Penicillium citrinum), 푸사리움(Fusarium속) 등이 원인이 되며, 세균은 감염형 세균으로 살모넬라(Salmonella)균, 장염비브리오, 병원성대장균, 리스테리아(Listeria)균 등 이 있 고 독 소 형 세 균 은 황색포도알균(Staphylococcus aureus), 세레우스(Bacillus cereus), 보툴리늄(Clostridium botulinum) 등이 있다.

특히 바실러스(Bacillus)속과 클로스트리듐(Clostridium)속 균은 포자형성균으로 가열, 화학적 살균, 건조나 수분활성도 조절 등 스트레스에 대한 저항성이 매우 강해 식품 중 제어가 거의 불가능하다.

바이러스 중에는 Hepatitis A와 E, 노로바이러스, 로타바이러스 등이 주요 원인체이다. 화학적 위해요소는 시안화합물(살구, 복숭아 씨앗), 조개독, 히스타민, 복어독, 솔라닌(감자싹) 등의 자연독과 인위적으로 첨가하는 식품첨가물, 우발적으로 혼입되는 농약(살충제, 제초제 등), 동물용의약품(항생제, 성장호르몬 등), 중금속, 내분비 장애물질, 살균소독제, 세척제 등이 있다. 물리적 위해요소는 유리, 금속, 플라스틱 등과 같은 다양한 이물질을 포함하여 동물의 사체, 분변, 머리카락, 담배꽁초 등 오염된 원료, 시설 및 장비, 종업원의 부주의 등 모든 제조, 유통 및 소비 과정에서 위험을 발생시킬 수 있다.