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肠道菌群与人体是密不可分的互惠共生关系。从严格意义上讲，人不是独立的生命，而是和细菌共生的复合生命。所有的高等动物都伴随着复杂的微生态系统，这微生态系统主要由细菌组成，也包括病毒、真菌和原生动物等。细菌是人体内环境中不可缺少的组成部分，它们中的大多数与人体在漫长的协同进化过程中形成了共生关系，人体相当多的功能是依靠细菌来完成的，人体的健康与菌群的结构和数量息息相关。一方面，人体选择性地让某些细菌定植于肠道，并为其提供适宜的栖息环境。另一方面，肠道菌群的存在，对机体具有重要的功能，如分解食物中难消化的糖类和蛋白质，帮助消化和吸收营养素，生成人体需要的维生素；通过自身代谢产生具有杀菌作用的物质，如短链脂肪酸、过氧化氢和细菌素等。肠道中的微生物及其代谢产物还能促进肠黏膜免疫功能的完善，参与人体的多种代谢。同时，肠道正常菌群与肠黏膜共同构成肠道的生物屏障，即定植抗力，提供“屏障效应”，阻止病原菌的定植和侵入。有益菌通过占位效应、营养竞争及其所分泌的各种代谢产物等，抑制致病菌的过度生长以及外来致病菌的入侵，从而维持肠道的微生态平衡。当肠道菌群的菌种间比例和数量发生大幅变化，超出正常数值时，人体健康就会亮红灯，出现腹泻、大便不成形、便秘、口臭、少食、胃口不佳、恶心、疲倦、乳糖不耐受、水土不服、肥胖等症状和糖尿病等代谢疾病和免疫力低下导致的各类疾病。
在每个人的肠道中栖息的细菌质量约为1～1.5 kg，占人体总微生物量的78%（其他微生物存在于人的口腔、生殖器官、耳、鼻、皮肤毛孔等处）。肠道微生物种类繁多，包括细菌、古生菌、真菌和病毒等，其中，细菌可分为益生菌、中性菌和有害菌三类。已发现的肠道菌群至少有50个门
，1000～1150种（这个数据还在随着检测技术的不断进步而增加），数量都超过1000×10
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个，是人体细胞总数的10倍，主要为厚壁菌和拟杆菌，其次为放线菌、变形菌和疣微菌。在所有细菌中，拟杆菌、柔嫩梭菌、乳酸菌以及双歧杆菌是四类与人体健康密切相关的优势菌。肠道正常菌群主要由厌氧菌、兼性厌氧菌和需氧菌组成，其中专性厌氧菌占90%以上。
肠道微生物是代谢物、激素以及神经介质的重要来源，可直接调节肠道功能，间接对肠外器官如肝、脑、肾等的功能有调节作用。正常状态下，肠道菌群相对稳定，在肠道内存在共生与拮抗的作用，参与人体各种生理和病理过程。由于胃酸、胆汁作用，小肠液流量大、肠道蠕动快，胃、十二指肠、空肠中细菌的种类及数量极少，主要为革兰氏阳性需氧菌，如链球菌、葡萄球菌和乳酸杆菌；而回肠末端由于肠液流量少，蠕动减缓，细菌数量逐渐增加，主要为乳酸杆菌、大肠杆菌、拟杆菌和梭状芽孢杆菌等；在结肠中细菌数量明显增加，主要为厌氧的双歧杆菌、拟杆菌、乳酸杆菌，而潜在的致病性梭状芽孢杆菌和葡萄球菌很少。人在出生前，肠道是无菌的，出生后几个小时肠道即可检测到来自母体阴道和粪便的细菌。在婴儿随后的生长过程中，肠道菌群与其喂养方式关系密切。一般来讲，肠道菌群自断奶后将一直保持相对稳定，以至于某些菌株始终可从收集来自胃肠道的样本中检测到。不过每个人的肠道菌群又有其个体差异，影响正常人胃肠道微生物菌群稳定性的因素包括胃液酸度、胃肠动力、胆盐、免疫防御因素、结肠pH和微生物之间对营养和肠道结合位点的竞争。
肠道菌群分为益生菌、中性菌和有害菌，益生菌和有害菌的菌群微生态平衡对人体健康十分重要。现已发现95%的人体疾病与肠道菌群微生态的平衡有关。益生菌是对人体有益的细菌，如双歧杆菌和乳酸菌。有研究指出，体魄强健的人的肠道内益生菌比例高达70%，普通人则为25%，便秘人群减少到15%，而癌症病人肠道内的益生菌比例只有10%。有害菌是对人体有害的致病菌（隐形杀手），如阴沟肠杆菌（使人变胖）、一些芽孢杆菌、产气荚膜梭菌等，会产生对人体有害的物质。中性菌在一般情况下对人体无益也无害，但当益生菌减少，有害菌增多时它们可变为有害菌，是条件致病菌（以大肠杆菌为主），可谓“墙头草”。肠内就那么多容纳空间，肠道内益生菌和有害菌的关系是此消彼长的，益生菌多了，有害菌就减少。当益生菌多了，就容易达到使人体健康所需要的肠道菌群平衡。比如，中老年人补充益生菌，益生菌可定植于其肠道，显著提高肠道内有益菌群的水平，同时降低有害菌群的水平，显著改善肠道菌群结构，使其肠道菌群年轻化。
肠道内的微生态平衡是指微生物之间、正常微生物与宿主之间在不同阶段及不同部位通过动态生理组合形成的相对稳定的平衡。菌群失衡是指由于宿主自身变化、外环境的影响，导致机体某一部位正常菌群中的各种细菌出现质和量的有害变化。一旦由于外部或内在因素，正常的肠道微生态平衡被破坏，即可出现暂时或持久的菌群失调、肠道功能障碍，甚至表现出明显的临床症状。随着人类生活方式的跨越式变化，人类肠道菌群的进化程度在一定程度上已难以适应现代的生活方式。各种应激状况的出现、膳食结构和进食习惯的改变、药物的服用都对肠道微生态平衡直接产生了影响，进而影响肠道的正常功能。人要保持健康，不是要在无菌的环境中生存，而是在身体菌群平衡发生某种偏离时，有能力使体内的细菌种群和相对数量之间重新建立平衡。
世界卫生组织早在2005年就指出，肠道微生态失衡已成为全球化问题，而解决这一问题的有效途径之一是在食品中添加益生菌。用益生菌维护肠道菌群的平衡，将直接和间接有助于人体的健康，有益于不少疾病的预防和治疗。众多研究已证实不同患者肠道菌群表现出菌群差异，以及改变肠道菌群结构后导致的许多疾病等，由此肠道菌群与人体疾病发生有重要联系已成为广泛认识。
影响肠道菌群结构与特征的因素很多，主要包括人体基因型差异、饮食习惯、生活方式及生活环境。基因型是导致个体间菌群结构差异的主要因素之一。研究发现，中国健康人群的肠道菌群中，考拉杆菌属的细菌是含量最多且个体差异最大的。蒙古族人有特殊的肠道菌群，其中富集了参与抗炎症作用的柔嫩梭菌及产丁酸盐的类粪肠球菌。在症状性动脉粥样硬化患者肠道中富集的产气柯林斯菌，在蒙古族人肠道中也有富集，这解释了蒙古族人心血管和脑血管病高发的原因，这与他们独特的遗传特征、饮食习惯及居住环境息息相关。除基因型之外，饮食也是影响肠道菌群结构的重要因素之一，饮食结构发生改变，可以引起机体肠道菌群结构的显著性变化。动物性食品对机体肠道菌群的影响要比植物性食品的影响大得多。稳定的饮食结构是稳定肠道菌群构成的基础。
从1965年到2010年，科学家进行了至少3500项关于益生菌的临床研究。对益生菌与过敏、腹泻、癌症的关系以及对免疫力、女性健康方面的影响进行了深入的探索，拓展了人们对细菌种类、数量、作用机理及安全性等方面的认识。肠道菌群的组成受饮食、抗生素类药物的使用以及环境等因素的影响，其中以饮食因素影响最大。有人研究长期在一起生活的夫妻，有夫妻相，即长得越来越像，就是因为饮食相同，使人体内的肠道菌群趋于一致而影响了长相。直接服用富含益生菌的制剂或者含益生菌的发酵乳制品，可以将大量活性益生菌送到人体肠道，从而直接并有效地对人体肠道菌群的组成产生影响。饮食对肠道菌群及人体健康的影响最为直接，这里的饮食并非狭义地指为人体日常生命活动提供能量的食品，而是包含通过饮食、饮水等方式进入消化道的各种物质，其中也包括药物等化学物质。与肠道微生态紊乱相关的疾病如肠易激综合征、肥胖、糖尿病、结肠癌等，其病发的根本原因大都与饮食有分不开的联系。
肠道中的微生物种类繁多，数量极大，因此肠道也被誉为“人体最大的加油站”“人体最大的排污厂”以及“人体最辛苦的器官”，这些都得益于肠道菌群的功劳。肠道菌群的代谢能力等同于肝脏，因此它又被视作“机体的额外器官”，影响人体的生理代谢。肠道菌群作为一个复杂的动态系统，通过与机体长期的协同进化及与环境等的相互作用，维持着机体的生理平衡。
人一生中摄入的食物，约为70t，都要由肠道处理，所需的营养物质绝大部分由肠道消化吸收，人体内99%的营养素是通过肠道吸收而来，在肠道内营养素代谢水平远远超过肝脏。在肠道中，益生菌参与人体的营养物质吸收、代谢等。众所周知，很多重病患者通过食用特种食品来补充蛋白质、维生素和矿物质，但有的病人可以消化吸收这些营养物质，而有的病人却不能。虽然一些高营养的食品、功能性营养品的研发做得很好，产品性价比也高，但有的病人吃了就是不管用，其根本原因在于这些病人的脾胃功能差。脾胃为后天之本，而调理脾胃的重点就是改善肠道益生菌菌群。这时适当的益生菌的补充将有助于营养物质在肠道内的吸收。
人体80%以上的毒素由肠道排出体外。人一生中要排出约4t的大便，这其中有1/3是肠道细菌，常见的细菌约有30～40种。人体自身代谢物、一些药物代谢物、内源性物质，包括由肝脏排出的胆色素衍生物、某些金属（如钙、镁、汞、铅等）和毒素，也都经由肠壁排至肠腔，随粪便排出体外。
在胃肠道的黏膜内存在有数十种内分泌细胞，它们分泌的激素统称为胃肠激素。胃肠激素的化学成分为多肽，可作为循环激素起作用，也可在局部起作用或者分泌入肠腔发挥作用。胃肠道黏膜面积大，所含内分泌细胞数量多，故胃肠道是体内最大的内分泌器官。胃肠道拥有人体内最多的神经内分泌细胞，种类也多，人体70%神经递质源自肠道。它们常以单个细胞夹杂在胃肠上皮内，也可三五成群，或产生不同产物的细胞分布在同一部位，分泌相同或相似物质的细胞分布在不同部位，十二指肠是其密集之处。
人体70%的免疫力来自肠道，因为人体70%的免疫球蛋白IgA聚集在肠道中。肠道菌群参与免疫系统的发育及抵抗外来病原体入侵。在人的一生中，95%以上的感染性疾病直接或间接与消化道有关。
肠道黏膜面积约有一个网球场大，它的结构和功能使其成为一个强大的黏膜免疫系统。肠道黏膜免疫系统包括肠道相关淋巴组织、淋巴细胞及免疫因子。淋巴细胞主要集中在三个区域：上皮细胞层、固有层和集合淋巴结。肠黏膜作为人体的重要防线，承担着抵抗摄入食物中所携带的致病菌及食物消化后生成的毒性物质的重要生理功能。致病菌及食物消化后生成的毒性物质可作为抗原物质，刺激肠道淋巴组织产生免疫应答。其中最直接的反应就是使肠道产生大量分泌型免疫球蛋白，阻止抗原入侵机体，同时阻断致病菌对肠道黏膜的损伤，预防入侵性炎症疾病的发生。肠道中的益生菌则能够促进巨噬细胞的吞噬功能，使自然杀伤（NK）细胞活性增加，增加非特异性免疫的作用；益生菌还可促进特异性免疫中的细胞免疫和体液免疫。细胞免疫即T细胞受到抗原刺激后，分化、增殖、转化为致敏T细胞，当相同抗原再次进入机体，致敏T细胞与抗原发生特异性结合，对抗原产生直接杀伤作用。肠上皮淋巴细胞主要是CD8 T细胞（可以识别并杀死黑色素瘤细胞的免疫细胞，被认为具有根除肿瘤的潜力），自然杀伤活性强，对病毒感染有免疫监视的作用。肠道中的乳酸菌能使肠上皮淋巴细胞毒活性增强，并能诱生多种淋巴因子，其中白介素-10（IL-10，一种炎症与免疫抑制因子）能增强单核巨噬细胞的吞噬。体液免疫即以效应B细胞产生抗体来达到保护目的的免疫机制。肠道中的益生菌通过改善肠黏膜屏障功能，促进特异性和非特异性免疫球蛋白IgA抗体的产生，增强免疫系统的功能。
与肠道菌群最直接接触的肠黏膜，被喻为人体最重要的防线之一。肠道菌群结构遭到破坏会导致肠道微生态失调，菌群与肠黏膜的正常交流被破坏，使得肠上皮细胞发生病变，严重者可导致肠道黏膜通透性加大，使细菌毒素能通过肠黏膜进入血液循环，导致内毒素血症。内毒素血症会引起全身性多种炎症反应，如人体结肠、胃部、食道、肝脏、乳腺等组织由于致病菌感染而引起炎症反应，而炎症则又加剧了微生态紊乱状态，严重时会威胁人体生命健康。炎症与菌群失调叠加，又会增加肿瘤的发生概率。