伤寒、副伤寒甲、乙、丙均为沙门氏菌属，革兰氏阴性杆菌，长约1~3mm，宽约0.4~0.9mm，无芽孢，无荚膜，有周身鞭毛能运动。需氧或兼性厌氧菌，在普通培养基上即能生长，最适温度为37℃，pH为6.8~7.8。不分解乳糖、蔗糖、侧金盏花醇和水杨苷。分解葡萄糖，产酸产气（伤寒杆菌不产气），形成H2S，不产靛基质，不溶化明胶，不分解尿素，不产生乙酰甲基醇，能利用枸橼酸盐，还原硝酸盐，无苯丙氨酸酰氢酶，在氰化钾培养基上不生长。其抵抗力：在水中活2~3周，粪便生存1~2月，在水中冻土地可生存半年，加热60℃15分钟即死亡，5%石灰酸5分钟可杀死，其抗原构造，菌体抗原（O），鞭毛抗原（H）和表面抗原（Vi）三种。分型根据抗原构造，参考生化反应，如根据O抗原分型，伤寒杆菌在D群含O抗原9，12，和Vi；甲型副伤寒为Ａ群含Ｏ抗原１，2，12，乙型副伤寒为B群，含O抗原6，7，和Vi。沙门氏菌属可发生自发性突变，其中有S-R变异其结果为O抗原消失。H-O变异：失去H抗原。V-W变异，Vi抗原消失，这三种变异较稳定，其他还有相位变异是可逆的。其致病性：不产生外毒素，能产生毒力较强的内毒素，其他还决定细菌的侵袭力，如Vi抗原。
