Silna kwasowość treści żołądkowej sprawia, że żołądek jest szczególnie nieprzyjaznym środowiskiem dla wirusów i bakterii. Tylko jeden gatunek, Helicobacter pylori, jest w stanie stabilnie przeżyć i skolonizować ludzką błonę śluzową żołądka. Reszta, większość połkniętych mikroorganizmów jest szybko niszczona w ciągu kilku minut.
Kilka badań in vitro wykazało, że dla szerokiego i skutecznego działania bakteriobójczego, pH musi być szczególnie niskie. W szczególności pH równe lub mniejsze niż 2, 0 zazwyczaj zabija wszystkie bakterie; jednak podobna kwasowość występuje w żołądku tylko w warunkach na czczo, natomiast po posiłkach obecność pożywienia (głównego nośnika, z którym bakterie penetrują żołądek) tymczasowo podnosi pH do wartości 4-5.
Konieczne jest również uwzględnienie czynnika czasu, ponieważ im niższe pH i tym mniej czasu potrzeba, aby uzyskać pełne działanie bakteriobójcze i odwrotnie. Jednak wartości pH powyżej 3, 5 mają bardzo niskie działanie bakteriobójcze, podczas gdy pH powyżej 4 ma zerowe działanie bakteriobójcze.
Najnowsze dowody naukowe pokazują, że aktywność bakteriobójcza jest określana - oprócz kwasowości żołądkowej - również przez pepsynę (enzym proteolityczny zaangażowany w trawienie białek). Pewna aktywność antybiotykowa jest również wywierana przez pewne enzymy obecne w soku żołądkowym, takie jak defensyny i laktoferyna.
Na froncie mikrobiologicznym przetrwanie różnych mikroorganizmów przeciwko bakteriobójczej aktywności soków żołądkowych może być faworyzowane przez połączenie z niektórymi składnikami żywności; na przykład wykazano, że zjadliwość salmonelli jest wyraźnie lepsza, gdy jest wprowadzana do przewodu pokarmowego z zanieczyszczoną żywnością białkową (np. jajami lub mięsem).
Oczywiście, nawet stosowanie leków zobojętniających kwas lub inhibitorów pompy protonowej, obniżające pH żołądka, sprzyja przetrwaniu bakterii w żołądku. Ponadto, wraz ze wzrostem obciążenia bakteriami (liczbą spożywanych bakterii), zwiększy się również prawdopodobieństwo, że niektóre mikroorganizmy przeżyją.
Należy również rozważyć problem toksyn i zarodników. Toksyny są substancjami wytwarzanymi przez bakterie lub ich składniki, które mogą powodować uszkodzenia (zatrucie pokarmowe) nawet wtedy, gdy bakteria jest zabijana przez kwasowość żołądka. Zarodniki są natomiast formami spoczynkowymi, w których niektóre bakterie cofają się, gdy warunki środowiskowe są niekorzystne, i można je reaktywować, gdy tylko pozwolą na to okoliczności; na przykład zarodniki Clostridium difficile przekraczają nienaruszoną kwasowość żołądkową, a następnie kiełkują w żołądku.
W porównaniu z bakteriami, wirusy na ogół mają większą szansę przeżycia kwaśnego środowiska żołądka. Nic dziwnego, że wirusy należące do rodzaju Norowirus (wirus Norwalk), Rotawirus, Astrowirus i Adenowirus są często zaangażowane w pojawienie się zakaźnych postaci biegunki (wirusowe zapalenie żołądka i jelit).
