La definición más habitual de probiótico es la de «suplemento microbiano vivo de la alimentación que afecta de forma beneficiosa al animal anfitrión mejorando su equilibrio microbiano intestinal». Esta definición acentúa la importancia de las células vivas como componentes esenciales de los probióticos.

La palabra probiosis proviene del Griego: pro (favorable) y biosis (vida), y tiene, por tanto un significado contrario a antibiosis, promoviendo la proliferación de especies bacterianas dentro del aparato gastrointestinal. La probiosis se define como «la característica de la flora normal del adulto para resistir el crecimiento y establecimiento excesivo de componentes extraños» y es reforzada o reestablecida por los probióticos. El concepto del probiótico aplicado a la medicina preventiva se utiliza desde las investigaciones del Dr. Metchnikoff. Él postuló que la longevidad observada en los pueblos balcánicos era debida al consumo regular de leche fermentada que contenía Lactobacillus bulgaricus.

El intestino de los animales recién nacidos es relativamente estéril y por lo tanto es deficiente en microorganismos que proporcionan resistencia a la enfermedad. La intervención de un suplemento probiótico establece la microflora intestinal.

Se ha observado que los probióticos actúan por los siguientes mecanismos:

• Competición por los nutrientes: Dentro del intestino, los microorganismos beneficiosos así como los patógenos utilizarán los mismos tipos de nutrientes. Así pues hay una competición general por estos nutrientes para crecer y reproducirse. Por lo tanto, cuanto más se inunde el intestino con microorganismos beneficiosos, más competición se crea entre los microorganismos beneficiosos y los patógenos.
• Competición por los lugares de adherencia: El adherirse a los lugares de adherencia a lo largo de la pared intestinal es un factor importante para la colonización y muchos patógenos intestinales confían en la adherencia a la pared intestinal para prevenir ser barridos hacia afuera por los movimientos peristálticos a lo largo del tracto intestinal.
• Estímulo del sistema inmunológico: Estimulación de la producción de anticuerpos.
• Actividad macrofágica creciente: Aumento de los niveles de gamma interferón.
• Efecto antimicrobiano directo: Esto se produce vía las bacteriocinas que se sabe para son producidas por muchas especies de bacterias del ácido láctico o también por la producción de ácidos orgánicos que pueden tener un efecto directo o funcionar reduciendo el pH.
• Mejora en la digestión: Los microorganismos probióticos actúan como un añadido a la microflora sana produciendo enzimas que ayudan a la ruptura de las moléculas de polisacáridos y por lo tanto utilizan mejor los nutrientes de los alimentos. La microflora también produce vitaminas que proveen al anfitrión de una fuente secundaria de las mismas.