大肠杆菌O104:H4型（英语：Escherichia coli O104:H4）是肠出血性（enterohemorrhagic ）大肠杆菌的一个菌株，并有部分肠聚集性大肠杆菌（enteroaggregative）的基因，导致了2011年O104:H4型大肠杆菌疫情。其血清型O104:H4中“O”指的是O抗原（菌体抗原，somatic antigen），“H”指的是H抗原（鞭毛抗原，flagellar antigen），这两种抗原是区分大肠杆菌的重要方式之一。

造成出血性大肠杆菌主要致病的毒素称为“志贺样毒素”，可损伤肠道黏膜，甚至进入血液中破坏红血球，导致溶血性病变，这种症状在肾脏中最为明显，常导致急性肾衰竭，即为溶血性尿毒综合症。

大部分肠出血性肠炎是由O157：H7型的大肠杆菌引起的，但也有少部分是由其他血清型的大肠杆菌引起。如1994年发生于美国蒙大拿州的出血性结肠炎，即是由O104：H21型的大肠杆菌引起。造成本次疫情的O104:H4型之前也曾造成零星个案，如2004年一位并发溶血性尿毒综合症的韩国妇女，其粪便中分离出O104:H4大肠杆菌。

在2011年O104:H4型大肠杆菌疫情爆发后，位于中国深圳的华大基因研究院（BGI）首先于6月2日定序出造成疫情的大肠杆菌O104:H4型的基因，半天后德国明斯特大学医院卫生研究所也完成了基因定序，结果显示这种品系的大肠杆菌与2001年德国从腹泻病人体内分离出的菌株01-09591，及2002年从中非长期腹泻艾滋病患者粪便中分离的菌株55989具有高度相似性，与中非菌株相比多了志贺样毒素（Shiga-like toxin）基因，与2001年德国的分离株相比则毒性基因大致吻合，但多了许多抗药性的基因，因此对氨基糖甙、大环内酯、磺胺、头孢菌素、单酰胺菌素、青霉素和链霉素等多种抗生素有抗药性。研究人员据此推测2001年的分离株可能是这次疫情菌株的直接祖先。

德国明斯特大学卫生研究所所长黑尔格·卡希于6月10日表示，此型大肠杆菌的原始宿主很有可能就是人类，因为尽管有几种O104型的大肠杆菌以其他动物为宿主，但没有证据证明O104:H4型的大肠杆菌能在其他动物的体内生存。