在抗生素問世之前,肺炎雙球菌、鏈球菌、葡萄球菌是膿胸的主要致病菌,現在較為多見的致病菌為葡萄球菌和某些革蘭氏陰性桿菌,比如大腸桿菌、綠膿桿菌等,也可以為結核菌、阿米巴原蟲和放線菌等特殊微生物感染。
病原體還可以通過其他途徑進入胸膜腔,比如說肺部嚴重,特別是靠近臟部胸膜的肺炎,可直接擴散到胸膜腔,肺膿腫或結核空洞直接破潰到胸膜腔,胸壁、肺或食管的外傷,縱膈感染擴散到胸膜腔,比如說食管自發性破裂和穿孔,膈下膿腫通過淋巴管擴散至胸膜腔,菌血癥和膿毒血癥的致病菌經血液循環進入胸膜腔,醫源性的感染,比如說胸腔穿刺或者是手術,造成污染引起膿胸。