In caso di diarrea acuta da infezione batterica la terapia tramite antibiotici è controversa in quanto tendono a essere autolimitanti e la diarrea stessa contribuisce a ridurre la carica microbica intestinale. Eventualmente si può far uso di probiotici per ripristinare la flora intestinale intaccata dall'uso di antibiotici. L'uso dei probiotici in aggiunta alla terapia reidratante orale, si è infatti dimostrato efficace nel ridurre la severità e la durata della diarrea. È stato dimostrato che L. delbrueckii LDD01, L. rhamnosus LR04, L. pentosus LPS01, Lactobacillus plantarum LP01 sono tra i ceppi di lactobacilli più efficaci nell'inibire la crescita dei principali ceppi diarrogeni di Escherichia coli. In alcuni casi, comunque, l'uso degli antibiotici può venir preso in considerazione in caso di diarrea persistente in cui si è riusciti a identificare il microrganismo responsabile. Il ricorso agli antibiotici si rende necessario in persone immunodeficienti, con neoplasie, portatori di protesi ortopediche o vascolari.