有些細菌在生長過程中，能產生外毒素，并可從菌體擴散到環境中。若將產生外毒素細菌的液體培養基用濾菌器過濾除菌，即能獲得外毒素。外毒素毒性強，小劑量即能使易感機體致死。如純化的肉毒桿菌外毒素毒性最強，1mg可殺死2，000萬只小白鼠；破傷風毒素對小白鼠的致死量為10-6mg;白喉毒素對豚鼠的致死量為10-3mg。

產生外毒素的細菌主要是某些革蘭氏陽性菌，也有少數是革蘭氏陰性菌，如志賀氏痢疾桿菌的神經毒素、霍亂弧菌的腸毒素等。外毒素具親組織性，選擇性地作用于某些組織和器官，引起特殊病變。例如破傷風桿菌、肉毒桿菌及白喉桿菌所產生的外毒素，雖對神經系統都有作用，但作用部位不同，臨床癥狀亦不相同。破傷風桿菌毒素能阻斷膽堿能神經末梢傳遞介質（乙酰膽堿）的釋放，麻痹運動神末梢，出現眼及咽肌等的麻痹；白喉桿菌外毒素有和周圍神經末梢及特殊組織（如心肌）的親和力，通過抑制蛋白質合成可引起心肌炎、腎上腺出血及神經麻痹等。有些細菌的外毒素已證實為一種特殊酶。例如產氣莢膜的甲種毒素是卵磷脂酶，作用在細胞膜的磷脂上，引起溶血和細胞壞死等。

一般外毒素是蛋白質，分子量27，000-900，000，不耐熱。白喉毒素經加溫58～60℃1～2小時，破傷風毒素60℃20分鐘即可被破壞。外毒素可被蛋白酶分解，遇酸發生變性。在甲醛作用下可以脫毒成類毒素，但保持抗原性，能刺激機體產生特異性的抗毒素。