L'unico fattore diretto di virulenza osservato in "C. diphteriae" è la tossina difterica, un'esotossina prodotta da questo batterio a livello del sito d'infezione e liberata dai ceppi lisogeni per il batteriofago β, il quale introduce nelle cellule batteriche il gene "tox". La tossina difterica va incontro a due modificazioni prima di essere secreta. Per prima cosa la sua sequenza leader viene tagliata proteoliticamente dopodiché viene ulteriormente tagliata in due polipeptidi, chiamati A e B, che si uniscono quindi tramite ponti disolfuro creando una classica tossina di tipo A-B del peso di 58 kD.