外毒素是细菌在生长过程中由细胞内分泌到细胞外的毒性物质。外毒素是一类蛋白质，它能刺激宿主免疫系统产生良好的免疫应答反应，形成能中和外毒素毒性的特异性免疫球蛋白，这种球蛋白称为抗毒素。能产生外毒素的细菌大多数是革兰氏阳性菌，少数是革兰氏阴性菌。将产生外毒素的细菌的液体培养物用滤菌器过滤除菌，即能获得外毒素。
外毒素按细菌对宿主细胞的亲嗜性作用方式不同，可分成神经毒素(破伤风痉挛毒素、肉毒毒素等)、细胞毒素(白喉毒素、葡萄球菌毒性休克综合征毒素1、A群链球菌致热毒素等)和肠毒素(霍乱弧菌肠毒素、葡萄球菌肠毒素等)三类。多数外毒素的分子结构为A-B模式，即由A和B两种亚单位组成。A亚单位是外毒素活性部分，决定其毒性效应。B亚单位无毒，能与宿主靶细胞表面的特殊受体结合，介导A亚单位进入靶细胞。A或B亚单独对宿主无致病作用，因而外毒素分子的完整性是致病的必要条件。利用B亚单位能与靶细胞受体结合后阻止受体再与完整外毒素分子结合，且B亚单位抗原性强;将B亚单位提纯制成疫苗，有可能预防相关的外毒素性疾病。
外毒素的毒性强。1mg肉毒毒素纯品能杀死2亿只小鼠，毒性比KCN大1万倍。不同细菌产生的外毒素，对机体的组织器官具有选择作用，各引起特殊的病变。例如肉毒毒素能阻断胆碱能神经末梢释放乙酰胆碱，使眼和咽肌等麻痹，引起眼睑下垂、复视、斜视、吞咽困难等，严重者可因呼吸麻痹而死。又如白喉毒素对外周神经末梢、心肌等有亲和性，通过抑制靶细胞蛋白质的合成而导致外周神经麻痹和心肌炎等。
外毒素性质不稳定，若用0.3%-0.4%的福尔马林(甲醛)液作用1个月左右，毒性便降至几乎没有，但是这种没有毒性的蛋白质刺激机体发生免疫反应的能力(称为免疫原性)并未减弱。这种脱去毒性的外毒素称为类毒素。利用类毒素毒性很弱而免疫原性强的特点，可以做成预防针来进行免疫预防接种，使接种者通过自身的免疫系统产生足量的抗毒素，以预防以后可能入侵的外毒素产生菌的感染。目前用于预防白喉和破伤风的免疫制剂就是它们的类毒素。如果已经患了白喉、破伤风等外毒素产生菌引起疾病的患者，再接种相应的类毒素已来不及了，因为从注射类毒素到产生足量抗毒素约需1个月时间。有鉴于此，于是生物制品研究所等制造免疫药品的单位将类毒素接种到马身上，使马匹产生特异抗毒素，再将这些抗毒素提纯精制，制成治疗用针剂。用这些抗毒素就能治疗那些白喉或破伤风患者。
