Większość przypadków czarnej biegunki jest spowodowana krwawieniem z przewodu pokarmowego. Krew w kale będzie różnie pojawiać się w zależności od miejsca w przewodzie pokarmowym, z którego pochodzi krwawienie. W tym przypadku krwawienie zwykle występuje w żołądku lub przełyku i staje się czarne, gdy przechodzi przez soki trawienne organizmu. Krwawienie z tych obszarów może być spowodowane wrzodami, zapaleniem żołądka i nadmiernymi wymiotami. Czarna lukrecja, suplementy żelaza i niektóre pokarmy mogą również powodować czarną biegunkę, podobnie jak nadmiar leków, takich jak te zawierające bizmut.
Terminem technicznym czarnej biegunki pochodzącej z krwawienia z górnego odcinka jelita jest smoliste stolce. Gdy krew przechodzi przez układ pokarmowy i wchodzi w kontakt z sokami trawiennymi, żelazo we krwi zmieni się, prowadząc do czarnego koloru. Chociaż najczęstszym źródłem krwawienia są przełyk i żołądek, a lekarze zazwyczaj najpierw zajrzą tam, krwawienie może rozpocząć się niżej w przewodzie pokarmowym, na przykład w jelicie cienkim lub okrężnicy.
Wrzody definiuje się jako owrzodzenia, które tworzą się na skórze i utrudniają funkcjonowanie tego narządu. Wrzody żołądka lub wrzody trawienne to wrzody, które tworzą się w dowolnym miejscu na wyściółce przewodu pokarmowego i mogą być niezwykle bolesne z powodu kwaśnego środowiska przewodu pokarmowego. Podczas gdy większość wrzodów żołądka jest spowodowanych przewlekłą infekcją bakterią Helicobacter pylori, mogą one być również spowodowane nadmiernym spożyciem alkoholu lub długotrwałym stosowaniem niesteroidowych leków przeciwzapalnych (NLPZ). W takich przypadkach czarna biegunka jest często oznaką wrzodu żołądka, który zaczął krwawić.
Zapalenie błony śluzowej żołądka jest podobne do wrzodu żołądka, ale bardziej ogólnie definiuje się je jako zapalenie wyściółki przewodu pokarmowego. Wiele okoliczności, które powodują wrzody żołądka, może również powodować zapalenie żołądka, zwłaszcza alkohol i NLPZ, ale zapalenie żołądka może również objawiać się stresem, niektórymi zaburzeniami autoimmunologicznymi lub zabiegiem chirurgicznym. W szczególności przewlekłe zapalenie żołądka może towarzyszyć chorobie Leśniowskiego-Crohna, powikłaniom wątroby lub niewydolności nerek. Długotrwałe lub ciężkie zapalenie błony śluzowej żołądka może w końcu doprowadzić do krwawienia, a w konsekwencji do czarnej biegunki.
Nadmierne wymioty lub kaszel, znane konkretnie jako zespół Mallory’ego-Weissa, mogą prowadzić do rozdarcia górnego odcinka przewodu pokarmowego, szczególnie w miejscu połączenia żołądka z przełykiem. Ciężkie, gwałtowne odruchy wymiotne występujące w zespole Mallory’ego-Weissa są najczęściej związane z przeczyszczającymi zaburzeniami odżywiania i alkoholizmem, ale każda okoliczność, która wiąże się z ostrymi wymiotami, może prowadzić do tego stanu. Ogólnie rzecz biorąc, pacjenci odkryją rozdarcie w przełyku, kaszląc lub wymiotując krwią, ale czarna biegunka jest również oznaką krwawienia, które po prostu powędrowało w przeciwnym kierunku.
Niektóre pokarmy mogą również powodować łagodną zmianę koloru stolca, na przykład nadmierne spożycie czarnej lukrecji lub pokarmy o wysokim stężeniu krwi zwierzęcej. Suplementy żelaza mogą również powodować, że stolec stanie się czarny, a czasem zielonkawy. Subsalicylan bizmutu, substancja chemiczna najczęściej stosowana w leczeniu zaburzeń trawienia, może również prowadzić do nieszkodliwej zmiany koloru na czarny stolec z powodu reakcji z siarką obecną w układzie pokarmowym. W takich przypadkach lek lub pokarm powoduje, że stolec staje się naturalnie czarny; biegunka jest najprawdopodobniej niezależna od tej zmiany koloru i jest spowodowana innym czynnikiem.