Bệnh bại liệt gây ra bởi sự xâm nhiễm một loài virus trong chi Enterovirus, có tên là poliovirus (PV). RNA virus của nhóm này xâm chiếm đường tiêu hóa[20] — đặc biệt là hầu họng và ruột. PV chỉ lây nhiễm và gây bệnh ở người.[21] Cấu trúc virus của loài này rất đơn giản, bao gồm một gen (+) sense RNA được bao bọc bằng một vỏ protein được gọi là capsid.[21] Ngoài ra, để bảo vệ vật liệu gen của virus, các protein capsid cho phép poliovirus lây nhiễm một số kiểu tế bào nhất định. Có 3 chủng poliovirus đã được xác định gồm poliovirus típ 1 (PV1), típ 2 (PV2), và típ 3 (PV3)— mỗi típ này cần các protein capsid hơi khác nhau.[22] Cả ba đều là các virus độc hại và có thể tạo ra cùng các triệu chứng bệnh.[21] PV1 là dạng phổ biến nhất, và có mối quan hệ gần gũi nhất liên quan đến bệnh tê liệt.[23]

Những cá nhân bị phơi nhiễm virus, hoặc qua lây nhiễm hoặc do tiêm chủng bằng vắc-xin polio đều phát triển sự miễn dịch. Ở những người miễn dịch, kháng thể IgA chống lại poliovirus có mặt trong amidan và đường tiêu hóa, và có thể ngăn chặn việc sao chép của virus; các kháng thể IgG và IgM chống lại PV có thể ngăn chặn sự xâm nhập của virus vào các nơ-ron vận động của hệ thần kinh trung ương.[24] Nhiễm hoặc tiêm vắc-xin bằng một trong ba loại PV không cung cấp đủ tính miễn dịch để chống lại các loại PV khác, và khả năng miễn dịch hoàn toàn cần phải tiếp xúc với cả ba típ huyết thanh virus.[24]

Một bệnh hiếm gặp với biểu hiện tương tự, bệnh bại liệt không do poliovirus, có thể là kết quả của sự lây nhiễm của các enterovirus không phải poliovirus.[25]

Truyền bệnh

Bại liệt rất dễ lây qua đường phân-miệng và hầu-họng.[24] Trong vùng bệnh, polioviruses tự nhiên có thể lây nhiễm gần như toàn bộ dân số.[26] Đây là loại bệnh mang tính theo mùa ở vùng ôn đới, với đỉnh lây nhiễm vào mùa hè và thu.[24] Sự khác biệt theo mùa ít rõ nét hơn ở các vùng nhiệt đới.[26] Thời gian giữa lần tiếp xúc đầu tiên và các triệu chứng đầu tiên, được gọi là thời kỳ ủ bệnh, thường từ 6 đến 20 ngày, khoảng tối đa là 3 đến 35 ngày.[27] Các hạt virus được bài tiết trong phân sau vài tuần khi nhiễm đầu tiên.[27] Bệnh được truyền chủ yếu qua đường phân-miệng, thông qua việc ăn thức ăn hoặc nước bị nhiễm virus. Nó thỉnh thoảng cũng truyền qua đường uống-miệng,[23] một cơ chế dễ bắt gặp ở những vùng có điều kiện vệ sinh và vệ sinh môi trường tốt.[24] Polio bị lây nhiễm mạnh nhất giữa ngày thứ 7 và 10 trước và sau khi xuất hiện triệu chứng, nhưng sự truyền bệnh xảy ra miễn là virus còn nằm trong phân hoặc nước bọt.[23]

Các yếu tố làm tăng nguy cơ nhiễm polio hoặc ảnh hưởng đến độ nghiêm trọng của bệnh bao gồm suy giảm miễn dịch,[28] suy dinh dưỡng,[29] hoạt động thể chất ngay sau khi bắt đầu tê liệt,[30] chấn thương cơ xương do tiêm vắc-xin hay tác nhân điều trị,[31] và mang thai.[32] Mặc dù virus có thể vượt qua rào cản mẹ-thai trong thời kỳ mang thai, thai nhi dường như không bị ảnh hưởng bởi mẹ nhiễm trùng hoặc tiêm chủng bại liệt.[33] Kháng thể mẹ cũng đi qua nhau, cung cấp miễn dịch thụ động để bảo vệ trẻ sơ sinh không bị nhiễm virus bại liệt trong những tháng đầu sau khi chào đời.[34]

Để phòng ngừa lây nhiễm, các hồ bơi công cộng thường đóng cửa trong thời gian có dịch bệnh.