循環血流中に一過性に細菌が存在すること。細菌は感染巣から出てくるが、通常はすぐに白血球や抗体で破壊される。血液検査でときに細菌を検出することがある。菌血症の場合には一般状態の変化を伴わない。このことで敗血症と区別している。事故または原爆等で５グレイ以上の線量を全身に受けた場合、腸粘膜上皮細胞の再生が不十分になり、潰瘍等ができ、腸内細胞の侵入が起こる。また骨髄における造血機能も低下しており、細菌感染防御機構である白血球が減少している。その結果、細菌は血液中を通って腸以外の臓器にも移動し、菌血症の状態を引き起こす。