Normalmente, o intestino delgado e colo absorvem 99% do líquido ingerido por via oral e das secreções do trato gastrointestinal (GI) — na quantidade total de cerca de 9 a 10 L por dia. Assim, mesmo pequenas reduções (isto é, 1%) na absorção ou incrementos na secreção de água pelo intestino podem resultar em água suficiente para causar uma diarreia.

Os sintomas podem ajudar a identificar as partes afetadas do intestino. Em geral, nas doenças colônicas, as fezes são volumosas e aquosas ou gordurosas. Nas doenças do intestino delgado, as evacuações são frequentes, algumas vezes em pequeno volume e possivelmente acompanhadas de sangue, muco, pus e desconforto abdominal. 

A diarreia aquosa aguda em uma pessoa saudável tende a ser de etiologia infecciosa, especialmente em viagens, possivelmente envolvendo comida contaminada ou um surto com uma fonte pontual.

Diarreia aparece quando substâncias hidrossolúveis não absorvíveis permanecem na luz intestinal e retêm água. Esses solutos incluem polietilenoglicol, sais de magnésio (hidróxido e sulfato) e fosfato de sódio, utilizados como laxantes. Diarreia osmótica ocorre nos casos de intolerância a carboidratos (p. ex., intolerância à lactose, causada por deficiência de lactase). A ingestão de grande quantidade de hexitóis (p. ex., sorbitol, manitol, xilitol) ou xaropes de milho ricos em frutose, utilizados como substitutos do açúcar em doces e gomas de mascar, causa diarreia osmótica porque são pouco absorvíveis. Lactulose, utilizada como laxativo, causa diarreia por um mecanismo similar. Ingestão excessiva de certos alimentos pode causar diarreia osmótica.

Perdas de líquidos com desidratação secundária, perda de eletrólitos (sódio, potássio, magnésio, cloreto) e mesmo choque podem ocorrer. Choque pode aparecer rapidamente em pacientes com diarreia mais intensa (p. ex., pacientes com cólera) ou muito jovens, muito idosos ou debilitados.