結核分枝桿菌主要分三個型：即牛分枝桿菌(牛型)、結核分枝桿菌(人型)和禽分枝桿菌(禽型)。該病病原主要為牛型，人型、禽型也可引起本病。此外還有冷血動物型和鼠型，但對人畜都無致病力。結核桿菌的形態，不同的型稍有差異。人型結核菌是直的或微彎的細長桿菌，呈單獨或平行相聚排列，多為棍棒狀，間有分枝狀。牛型結核菌比人型菌短粗，且著色不均勻；禽型結核菌短而小，呈多形性。本菌不產生芽孢和莢膜，也不能運動，為革蘭氏染色陽性菌。結核菌具有蠟質膜，不能用普通的苯胺染料染色，必須在染料中加人媒染物質。常用的方法為Ziehl—Neelsen抗酸染色法，一旦著色，雖用酸處理也不能使之脫色，所以又叫做抗酸性菌。結核桿菌為嚴格的需氧菌，生長適pH為：牛型結核菌5.9～6.9、人型菌7.4～8.0、禽型菌7.2。適溫度為37～38℃。初次分離結核桿菌時，生長緩慢，可用勞文斯坦-錢森二氏培養基培養，經10～14天長出菌落。結核桿菌的菌落、毒力及耐藥性可發生變異。典型的菌落為粗糙型，毒力強，而變異菌株菌落則呈光滑型，毒力弱。

結核桿菌對外界的抵抗力很強，在土壤中可生存7個月，在糞便內可生存5個月，在奶中可存活90天。但對直射陽光和濕熱的抵抗力較弱，60～70℃經10～15分鐘、100℃水中立即死亡。常用消du經4小時可將其殺死，70%酒精、10%漂、氯胺、石炭酸、3%甲醛等均有可靠的消毒作用。