این طاعون بین ۱۰ تا ۲۰٪ طاعون‌ها را تشکیل می‌دهد. طاعون عفونتی خون در ادامهٔ طاعون خیارکی به‌وجود آمده و نوع شدید شدهٔ آن است که طی تکثیر زیاد باسیل‌ها در دستگاه گردش خون، به صورت بیماری بروز می‌کند. این حالت هنگامی رخ می‌دهد که سیستم دفاعی غدد لنفاوی و سایر دفاع‌های بدن فعال شده‌باشد. ممکن است خیارک‌های تشکیل شده آن‌قدر ریز باشند که دیده نشوند. این نوع طاعون باعث تورم میوکارد قلب و افزایش حجم آن و تخریب بافت‌های کبد و طحال شود. افراد مبتلا به این نوع طاعون، دچار سرگیجه، حالت تهوع، اسهال، دردهای عضلانی وحشتناک، تخریب بافت‌ها و کاهش زیاد فشار خون می‌شوند.