Полиомиелит вызван заражением членом рода Enterovirus, известным как полиовирус (PV).

Эта группа вирусов РНК колонизирует желудочно-кишечный тракт — особенно орофаринкс и кишечник. Время инкубации (до первых признаков и симптомов) колеблется от трех до 35 дней с более общим интервалом от шести до 20 дней. PV заражает и вызывает заболевание только у людей. Его структура очень проста, состоящая из одного (+) смыслового РНК-генома, заключенного в белковую оболочку, называемую капсидом. В дополнение к защите генетического материала вируса, капсидные белки позволяют полиовирусу заражать определенные типы клеток. Были идентифицированы три серотипа полиовируса — полиовирус типа 1 (PV1), тип 2 (PV2) и тип 3 (PV3) — с немного отличающимся капсидным белком. Все три являются чрезвычайно вирулентными и вызывают те же симптомы болезни. PV1 — наиболее часто встречающаяся форма, а наиболее близкая к параличу здесь необходима своевременная полиомиелит вакцина.

Лица, которые подвергаются воздействию вируса, либо путем заражения, либо путем иммунизации полиовакциной, развивают иммунитет. У иммунных индивидуумов IgA-антитела против полиовируса присутствуют в миндалинах и желудочно-кишечном тракте и способны блокировать репликацию вируса; IgG и IgM против PV могут предотвратить распространение вируса на моторные нейроны центральной нервной системы. Инфекция или вакцинация одним серотипом полиовируса не обеспечивают иммунитет против других серотипов, а полный иммунитет требует воздействия на каждый серотип.