Η παθογένεια της δηλητηρίασης από πετρέλαιο χωρίζεται σε μικροβιακή (τοξικομόλυνση, τοξίκωση, μικτή αιτιολογία) και μη μικροβιακή. Στην πρώτη περίπτωση, οι παθογόνοι μικροοργανισμοί, που πολλαπλασιάζονται, εκκρίνουν τοξίνες, η συσσώρευση των οποίων στο σώμα οδηγεί σε ένα γενικό τοξικό σύνδρομο