A maioria dos casos de diarreia negra é causada por hemorragia gastrointestinal. O sangue terá uma aparência diferente nas fezes, dependendo do ponto do trato gastrointestinal de onde o sangramento se origina. Nesse caso, o sangramento geralmente ocorre no estômago ou no esôfago e escurece ao passar pelos sucos digestivos do corpo. O sangramento dessas áreas pode ser causado por úlceras, gastrite e vômito excessivo. Alcaçuz preto, suplementos de ferro e certos alimentos também podem causar diarreia preta, assim como o excesso de medicamentos, como os que contêm bismuto.
O termo técnico para diarreia negra originada de sangramento intestinal superior é melena. Conforme o sangue passa pelo sistema digestivo e entra em contato com os sucos digestivos, o ferro no sangue muda, levando a uma cor preta. Embora o esôfago e o estômago sejam as origens mais comuns do sangramento, e os médicos geralmente os examinam primeiro, também é possível que o sangramento comece na parte inferior do trato intestinal, como no intestino delgado ou no cólon.
Úlceras são definidas como feridas que se formam na pele e prejudicam a capacidade de funcionamento desse órgão. As úlceras estomacais ou pépticas são úlceras que se formam em qualquer parte do revestimento do sistema digestivo e podem ser extremamente dolorosas devido ao ambiente ácido do trato gastrointestinal. Embora a maioria das úlceras estomacais seja causada por uma infecção crônica da bactéria Helicobacter pylori, elas também podem ser causadas pelo consumo excessivo de álcool ou pelo uso prolongado de antiinflamatórios não esteroidais (AINEs). Nesses casos, a diarreia negra costuma ser uma indicação de úlcera estomacal que começou a sangrar.
A gastrite é semelhante a uma úlcera estomacal, mas é mais geralmente definida como uma inflamação do revestimento gastrointestinal. Muitas circunstâncias que causam úlceras estomacais também podem causar gastrite, especialmente álcool e AINEs, mas a gastrite também pode se manifestar devido ao estresse, certos distúrbios autoimunes ou cirurgia. A gastrite crônica, em particular, pode acompanhar a doença de Crohn, complicações hepáticas ou insuficiência renal. A inflamação prolongada ou grave do revestimento do estômago pode levar a sangramento e, conseqüentemente, diarreia negra.
Vômito ou tosse excessivos, conhecidos especificamente como síndrome de Mallory-Weiss, podem causar uma ruptura no trato gastrointestinal superior, especificamente na junção entre o estômago e o esôfago. A náusea intensa e violenta que ocorre na síndrome de Mallory-Weiss está mais frequentemente associada a distúrbios alimentares purgativos e alcoolismo, mas qualquer circunstância que envolva vômito agudo pode levar a essa condição. Geralmente, os pacientes descobrem o rasgo no esôfago ao tossir ou vomitar sangue, mas a diarreia negra também serve como um sinal de sangramento que simplesmente viajou na direção oposta.
Certos alimentos também podem causar uma mudança benigna na cor das fezes, como o consumo excessivo de alcaçuz preto ou alimentos com alta concentração de sangue animal. Os suplementos de ferro também podem fazer com que as fezes se tornem pretas ou, às vezes, esverdeadas. O subsalicilato de bismuto, um produto químico mais comumente usado para tratar distúrbios digestivos, também pode levar a uma mudança de cor inofensiva para fezes pretas devido a uma reação com enxofre presente no sistema gastrointestinal. Nesses casos, o medicamento ou alimento faz com que as fezes fiquem naturalmente pretas; a diarreia é provavelmente independente dessa mudança de cor e é causada por outro fator.