โปรไบโอติกสามารถส่งผลดีต่อสุขภาพในระบบทางเดินอาหารผ่านกลไกต่างๆ มากมาย ได้แก่
1. โปรไบโอติกสามารถแข่งขันกับจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรคในระบบทางเดินอาหารและครอบครองพื้นที่ว่าง กลไกการออกฤทธิ์นี้มีประโยชน์อย่างยิ่งเมื่อพืชในลำไส้ตามธรรมชาติถูกโจมตีโดยตรง เช่น เกิดขึ้นระหว่างการใช้ยาปฏิชีวนะหรือเคมีบำบัด
2. โปรไบโอติกสามารถยับยั้งพิษของจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรคได้โดยการหลั่งสารต้านเชื้อแบคทีเรีย
3. โปรไบโอติกสามารถใช้ฝึกและปรับสมดุลระบบภูมิคุ้มกันของร่างกายได้ ตัวอย่างเช่น การใช้โปรไบโอติกสามารถลดการเกิดอาการแพ้และการอักเสบ เพิ่มความทนทานต่ออาหารบางชนิด และเพิ่มการหลั่งของอิมมูโนโกลบูลิน เอ (IgA)
4. โปรไบโอติกยังสามารถผลิตสารประกอบที่เป็นประโยชน์ต่อลำไส้โดยตรง สารประกอบที่เป็นประโยชน์เหล่านี้ได้แก่กรดไขมันสายสั้นซึ่งช่วยรักษาค่า pH ของลำไส้ให้แข็งแรง โปรไบโอติกบางสายพันธุ์เกี่ยวข้องกับการปล่อยโพลีเอมีนซึ่งช่วยฟื้นฟูโครงสร้างลำไส้ให้เป็นปกติ
5. โปรไบโอติกมีฤทธิ์ต้านการอักเสบ
6. โปรไบโอติกสามารถช่วยรักษาเวลาการขนส่งในลำไส้ในอุดมคติ ตัวอย่างเช่น โปรไบโอติกบางสายพันธุ์เร่งเวลาการขนส่งของลำไส้ ในขณะที่สายพันธุ์อื่นๆ ชะลอเวลาการขนส่งของลำไส้ ดังนั้น ผู้ป่วยที่มีอาการท้องผูกและท้องเสียสามารถเลือกใช้โปรไบโอติกบางสายพันธุ์เพื่อรับประโยชน์เหล่านี้ได้
7. โปรไบโอติกสามารถลดความไวของลำไส้ได้โดยการลดปฏิกิริยาของเส้นประสาทรับความรู้สึกที่มากเกินไปในลำไส้ หรือที่เรียกว่าภาวะภูมิไวเกินในอวัยวะภายใน 8. โปรไบโอติกสามารถเสริมการทำงานของสิ่งกีดขวางในลำไส้และต่อต้านผู้บุกรุกจากต่างประเทศ
9. โปรไบโอติกสามารถเปลี่ยนชีวเคมีของสมองและปรับสมดุลอารมณ์ได้
10. โปรไบโอติกสามารถเปลี่ยนการเผาผลาญได้