Corynebacterium diphtheriae is de veroorzaker van de ziekte difterie. Difterie is een besmettelijke en meestal toxische ziekte. De ziekte verspreidt zich via de luchtwegen of door direct contact. Indien de bacterie zich hecht aan de slijmvliezen van de bovenste luchtwegen vermenigvuldigt hij zich daar en vormt exo-toxinen. Hierdoor wordt necrose en oppervlakkige ontsteking van de mucosa veroorzaakt. Uit huidletsel kan de bacterie ook worden gekweekt. De necroselaag bestaat uit een fibrineus netwerk waarin men neutrofiele granulocyten, dode epitheelcellen, erythrocyten en veel bacteriën aantreft (Pseudomembranen). Hierdoor kan afsluiting van de larynx of trachea de dood tot gevolg hebben.
Het toxine veroorzaakt vooral bij de hartspier en het perifere zenuwstelsel schade waardoor ernstige beschadiging aan het hart kan voorkomen. Het exotoxine wordt vervoerd door het bloed.