Escherichia coli apresenta grande plasticidade genética, e possui a capacidade de colonizar diferentes nichos, causando infecções entéricas e extraentéricas. O presente estudo objetivou caracterizar genotípica e fenotipicamente isolados de E. coli oriundos de animais de produção (bovinos, ovinos, equinos e aves). A análise genotípica consistiu de classificação em grupos filogenéticos; pesquisa de fatores de virulência, como fímbrias (F4, F5, F6, F18 e F41) e toxinas (LT, STa, STb e STx2), e curli (csgA) e celulose (bcsA) para os isolados associados à mastite bovina e fezes de bezerros com e sem diarreia; além da pesquisa de 29 genes relacionados à virulência do patotipo APEC (E. coli patogênica aviária) em dois isolados extraintestinais de E. coli associados a um surto de colisepticemia em aves. A análise fenotípica foi composta pela expressão de curli e celulose e formação de biofilme in vitro nos isolados de E. coli de mastite bovina e de fezes de bezerros com e sem diarreia; e ainda teste de susceptibilidade aos antimicrobianos em todos os isolados, com avaliação da produção de beta-lactamases de espectro estendido (ESBL) para os isolados associados à mastite bovina. A classificação filogenética dos isolados de E. coli possibilitou verificar a maior predominância de filo-grupos comensais. A proporção de filo-grupos foi a seguinte: (i) mastite bovina: A (50%), B1 (30%), B2 (3,3%), C (6,7%), D (3,3%) e F (6,7%); (ii) fezes de bezerros sem diarreia: B1 (83,3%), E (10%) e desconhecidos (6,7%); (iii) fezes diarreicas de bezerros: B1 (70%), B2 (3,33%), C (3,33%), D (3,33%), E (13,33%) e desconhecidos (6,7%); (iv) subpopulações de E. coli de bezerros sem diarreia: B1 (93,3%), B2 (20%) e E (46,7%); (v) subpopulações de E. coli de bezerros diarreicos: A (6,7%), B1 (80%), D (33,3%) e E (40%); (vi) fezes de potros : A (4,62%), B1 (50,77%), C (15,38%), E (21,54%), F (1,54%) e desconhecidos (6,15%); (vii) fezes de cordeiros : A (6,15%), B1 (81,54%), C (10,77%) e E (1,54%); e (viii) isolados extraintestinais de E. coli de aves: A (100%). Quanto à presença de fímbrias e toxinas, os isolados de mastite bovina foram negativos para esses fatores, não havendo relação com isolados clínicos intestinais. Os isolados de E. coli de fezes de bezerros apresentaram resultados variáveis: (i) sem diarreia: presença de toxinas STb (66,7%), LT (56,7%) e STa (33,3%) e ausência de fímbrias; (ii) diarreicos: toxinas LT (23,3%), STa (3,3%), STb (3,3%) e STx2 (3,3%) e fímbrias F5 (16,7 %) e F18 (13,3%). As frequências dos genes csgA e bcsA foram: (i) isolados E. coli oriundos de mastite bovina: 48% e 34% respectivamente; (ii) isolados oriundos de fezes de bezerros sem diarreia: 96,7% e 83,3% e (iii) isolados associados à diarreia: 90% para ambos os genes. Em relação aos isolados de E. coli extraintestinais oriundos de septicemia em ave, ambos apresentaram diversos fatores de virulência associados ao patotipo APEC, divergindo em adesinas: hrlA/hek; invasinas: gimB; sistemas de aquisição de ferro: sitD ep. e fyuA; toxinas: sat e hlyA, caracterizando uma coinfecção. A formação de biofilme in vitro foi observada em 10% dos isolados associados à mastite, sendo que a expressão de curli e celulose também foi verificada nesses isolados. Entre os isolados de bezerros sem diarreia, 83,3% expressaram curli e celulose, e entre os isolados de bezerros diarreicos 100% de expressão. Entre os isolados intestinais, a formação de biofilme foi verificada em um único isolado oriundo de bezerros sem diarreia. Resistência aos antimicrobianos foi observada em isolados de todas as espécies animais neste estudo, destacando-se os isolados de mastite bovina, que apresentaram maior resistência à tetraciclina (46%) e ampicilina (40%), com 24% de isolados multirresistentes e 10% ESBL, e os isolados associados a diarreias em bezerros, os quais apresentaram maior resistência à tetraciclina (63,3%), ampicilina (50%), estreptomicina (50%) e sulfonamida (46,7%), sendo 53,3% multirresistentes. Os isolados de E. coli avaliados no presente estudo apresentaram taxas de resistência que acompanham tendências mundiais, fortemente associado ao uso não racional de antimicrobianos na produção animal.