Vaikka bakteremia ja sepsis liittyvät läheisesti toisiinsa, ne ovat kaksi erillistä ehtoa. Bakteerien yksinkertainen läsnäolo veressä tunnetaan bakteerina. Se voi olla ohimenevää, jos pieniä määriä bakteereja on veressä rajoitetun ajan, tai se voi jatkua, kun bakteerit pysyvät ja lisääntyvät verenkierrossa. Bakteerian jatkuva muoto johtaa yleensä sepsikseen, joka on kehon immuunivaste bakteerien läsnäololle. Tämä mahdollisesti kuolemaan johtava tila, jota joskus kutsutaan verenmyrkytykseksi, sisältää koko kehon tulehdusreaktion, ja sille on ominaista kohonnut kehon lämpötila, syke ja hengitystaajuus, ja vakavassa muodossaan se voi johtaa elinten vajaatoimintaan, äärimmäisen alhaiseen verenpaineeseen tai septinen sokki.
Bakteeriaa ja sepsistä ei välttämättä tapahdu molempia vain siksi, että bakteereja tuodaan verenkiertoon. Tapauksissa, joissa vain pieni määrä bakteereja pääsee vereen, esimerkiksi kun suun bakteerit pääsevät ikenien läpi, keho voi helposti poistaa sen ilman negatiivisia tuloksia. Nämä ohimenevät bakteeritapaukset eivät tyypillisesti edes aiheuta oireita.
Kun ihmisellä on suuria määriä bakteereja veressä tai hän on tilanteessa, jossa bakteereja viedään edelleen jonkin aikaa, hän kehittää usein jatkuvaa bakteremiaa ja todennäköisesti seuraa sepsis. Tilanne, jossa tämä voi tapahtua, on, kun henkilöllä on leikkaus alueella, kuten suolistossa, jossa on suuria määriä bakteereja, ja viillon avulla he voivat siirtyä verenkiertoonsa. Kun sepsis on alkanut, henkilö kokee tyypillisesti systeemisen tulehdusreaktion oireyhtymän tai SIRS -tilan, jossa tulehdus on läsnä koko kehossa aiheuttaen kehon lämpötilan, sykkeen ja hengitysnopeuden nousua sekä valkosolun merkittävää lisääntymistä solut.
Vaikeissa tapauksissa tai jos hoitoa ei anneta nopeasti, bakteremia ja sepsis voivat edetä vaikeaan sepsikseen tai jopa septiseen sokkiin. Potilailla, joilla on vaikea sepsis, voi esiintyä elinten, kuten keuhkojen, munuaisten tai sydämen, toimintahäiriöitä. He voivat kehittää hypotensiota tai äärimmäisen alhaista verenpainetta ja hypoperfuusiota tai heikentää verenkiertoa elimiin. Jos nämä olosuhteet etenevät siihen pisteeseen, että nesteen elvytys ei lievitä hypotensiota, potilasta voidaan pitää septisessä sokissa, joka on erittäin vaarallista ja usein kuolemaan johtavaa.