克雷伯氏菌的致病機制目前了解還不十分清楚，研究比較多的是肺炎克雷伯氏菌的莢膜多糖（CPS），它與細菌在寄主中移居、黏附和增殖有關。
在動物模型中已經證明CPS是肺炎克雷伯氏菌導致感染的重要毒力因子。用肺炎克雷伯氏菌細胞表面制劑和純化的CPS免疫小鼠，可誘導產生具有保護活性的抗CPS抗體。有人用小鼠檢測了克雷伯氏菌O1：K2血清型毒力與莢膜的關系，發現無毒力菌株都帶有完整的莢膜。這一研究表明，除了CPS外，可能有其他某些物質在克雷伯氏的致病性中發揮著作用。肺炎克雷伯氏菌產生的其他毒力因子可能包括不耐熱和耐熱毒素、黏附因子和脂多糖。
Tomas等分別用肺炎克雷伯氏菌無莢膜多糖突變株和帶有修飾脂多糖結構的突變株研究其莢膜和O抗原在抵抗機體血清殺菌活性中的作用時發現，肺炎克雷伯氏菌脂多糖，特別是O抗原多糖側鏈對抵抗補體系統的殺菌作用有重要影響，而莢膜多糖在抵抗血清殺菌作用中似乎不起任何作用。Straus等分離了一種細胞外毒性復合物（ETC），用離子交換層析和葡聚糖4B凝膠過濾分析表明，ETC由63%莢膜多糖、30%脂多糖和7%蛋白質組成。該復合物LD50為393μg左右。分別用蛋白酶和煮沸15min處理ETC不影響其毒性，而皂化作用可破壞該物質的毒性。說明ETC的毒力與復合物的脂多糖成分有關。以上結果表明，除了莢膜多糖外，脂多糖成分在肺炎克雷伯氏菌的致病性中也發揮著一定作用。
黏附和定植黏膜表面的能力是細菌感染的一個重要步驟。Fader等檢測了臨床分離的有菌毛和無菌毛肺炎克雷伯氏菌對體外培養的倉鼠氣管細胞的黏附能力，結果顯示有菌毛細胞能優先黏附細胞，而無菌毛細菌則不能黏附。D-甘露糖能抑制黏附作用，D-葡萄糖則不能抑制。表明肺炎克雷伯氏菌的I型菌毛在接觸過程中是一種黏附因子。細菌在呼吸道的黏附作用，能使其免除黏膜組織的清洗作用，這種現象與其他細菌感染機制十分相似。