常见益生菌主要指两大类乳酸菌群：一类为双歧杆菌，常见的有婴儿双歧杆菌、长双歧杆菌、短双歧杆菌、青春双歧杆菌等；另一类为乳杆菌，如嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、植物乳杆菌和罗伊氏乳杆菌等。应用于人体的益生菌有双歧杆菌、乳杆菌、芽孢杆菌和酵母菌等。从安全性考虑，目前工业用益生菌主要来源于健康人体、动物和传统食物（发酵乳制品、泡菜、纳豆等发酵食品）。
1. 益生菌与肠道菌群的关系及调节肠道菌群的机理
在人的肠道中栖息着大约500种，约1010多个细菌。在正常情况下不会引起人体疾病或其它不健康现象，原因是这些微生物构成了人肠道的正常菌群，并且绝大部分是有益菌。肠道菌群之间关系复杂紧密，有的互生，有的拮抗，它们以宿主摄取的食物及分泌于消化道内的各种成分作为营养物质进行生长，并且不断地增殖和被排出。它们与宿主的健康、疾病关系密切。在正常状态下，肠道菌群的组成、种类和数量都比较稳定，肠道菌群不仅和肠黏膜共同构成一道保护屏障，阻止有害细菌、病毒和食物抗原等的入侵，还可以刺激肠道的免疫器官发挥更强的免疫功能。在所有的菌群中，益生菌是优势菌群，它们能与肠黏膜紧密结合，构成肠道的生物屏障，并能通过占位效应、营养竞争及其分泌的各种代谢产物及细菌素等来抑制致病菌的过度生长及外来致病菌的入侵，对于维持肠道的微生态平衡起着不可估量的巨大作用。
各种肠道微生物在肠道中所黏附的时间和空间都不一样，在肠黏膜的特定部位有特定的细菌黏附，益生菌在该部位黏附以后会定植下来并不断繁殖，直到形成稳定的菌群，即益生菌的占位效应 。
益生菌自身属于正常肠道菌群，当其稳定黏附于肠道中后即开始繁殖，其可利用本身所特有某些酶类补充宿主在消化酶上的不足。在营养物质有限的情况下，益生菌可通过其优势生长竞争性地消耗潜在致病菌的营养素。这就是益生菌的营养竞争和拮抗效应。
益生菌在肠道中繁殖，会不断产生各种自身代谢产物，其中很多对致病菌都有很强的抑制性。如乳杆菌能产生大量的短链脂肪酸、过氧化氢等，均具有抑菌或杀菌活性；还有一些益生菌可产生具有广谱抗菌作用的物质，如细菌素，亲脂分子等，对肠道内的有害菌均有抑制或杀灭作用。
2. 益生菌免疫调节作用的机理
1885年巴斯德提出免疫系统与微生物的关系，革兰氏阴性菌细胞壁含有肽聚糖（PG），脂多糖（LPS）及多糖（PS），阳性菌含有磷壁酸（LTA），而没有LPS，这些大分子成分是细菌对宿主发挥生理功能的主要物质基础，其作用包括细菌对宿主细胞的黏附定植、免疫诱导及防御肿瘤发生等。在细菌增殖和死亡过程中，LPS和PG这两类大分子不断向外释放，而在细菌感染时，LPS和PG则会进入血液中。
人的肠道内存在着非常发达的免疫系统，目前的研究发现，胃肠道中作为益生菌的微生物主要通过三条途径刺激免疫系统：一是作为活细胞在胃肠道表面定植并繁殖，增殖到一定数量后可刺激免疫系统；二是细胞死亡裂解后释放出来的抗原物质被吸收后直接刺激免疫系统；三是通过影响胃肠道中微生物菌群组成来间接影响免疫系统。益生菌对人体免疫力的改善主要体现在三方面：一是促进巨噬细胞对微生物细胞及碳粒的吞噬作用，增强巨噬细胞活性；二是提高免疫系统抗体产生水平；三是提高肠壁黏液细胞表面的局部抗体水平。总而言之，益生菌对于免疫的刺激作用包括细胞免疫和体液免疫两方面。细胞免疫是以淋巴细胞中的T细胞为核心的免疫应答反应，体液免疫是以特异性抗体起主要作用的免疫应答反应。
3. 益生菌和益生元的双效作用。
益生元就是肠道中有益菌特定的食物，不能被有害菌利用，不能被人体肠胃水解和吸收，而可直接到达大肠。益生元通过挤占人体肠道空间，促进有益菌繁殖，或者激活其代谢功能，抑制有害菌。除此之外，益生元还具有促进钙、镁、磷等营养物质吸收的作用。
益生菌和益生元的作用并不相互独立，它们同时使用，具有1+1>2的效果。益生菌和益生元同时使用，对肠道健康的作用比单一使用益生菌或益生元的效果更好，这是因为活的益生菌与特异的选择性底物即益生元之间的协作效应。益生元作为肠道内益生菌的粮食，而不能被有害菌利用，却能促进有益菌的生长与繁殖，从而促进益生菌竞争性成为优势菌，抑制有害菌的生长。益生菌和益生元共同发挥作用，使肠道的微生态环境保持平衡，预防和改善便秘和腹泻，提高免疫力，保持人体健康。
需要注意的是，要使益生菌和益生元更好地发挥双效作用，补充到人体的活的益生菌需达到一定的量，经科学研究证明200亿的活菌数就已经能发挥功效作用（1010国际先进水平已达到300亿的活菌数，我国也已有公司能生产300亿以上的益生菌商品）。而且，活菌数越大，对人体的健康作用也越大。另外，需注意益生元的选择，菊粉、低聚果糖、抗性糊精等都是良好的益生元，而纤维素、葡聚糖等膳食纤维并不是益生元，因为他们既能被有益菌利用，也能被有害菌利用，并无益生元所具有的选择性；由于单组分益生元不能全面发挥其生理功效，需选择含有多种益生元成分的复合益生元，可全面改善肠内益生菌的组成，快速、持续、有效地增殖益生菌，如一定量的菊粉、低聚果糖、低聚半乳糖和低聚木糖组合具有促进钙吸收的作用。合理使用益生菌和益生元，充分发挥双效作用。
