结核分支杆菌属于分支杆菌属(Mycobacterium)，有3个种，即结核分支杆菌、牛分支杆菌和禽分支杆菌。结核分支杆菌为细长、直或微弯的杆菌，单在、少数成丛，大小为0.2～0.5µm×1、5～4.0µm。
分支杆菌是专性需氧菌，最适生长温度37.5℃，营养要求高，在培养基上生长缓慢，需要牛血清或鸡蛋培养基。在固体培养基上，3周左右才开始生长，呈粟粒状圆形菌落。禽分支杆菌生长最快，牛分支杆菌生长最慢。生长最适的pH：牛分支杆菌为5.9～6.9；禽分支杆菌为7.2；结核分支杆菌为7.4～8.0。结核分支杆菌不能发酵糖类，可合成烟酸和还原硝酸盐，而牛分支杆菌则否。结核分支杆菌多数酶试验为阳性，热触酶试验阴性；牛分支杆菌和禽分支杆菌这两种试验都是阳性。
分支杆菌在自然环境中生存能力较强，对干燥和湿冷有较强的抵抗力。干燥的环境中能存活6～8个月。0℃时可活4～5个月。但对热比较敏感，60℃30min就可杀死。对紫外线敏感，直射日光2h内能杀死本菌。一般消毒药对其作用不大，但在70%酒精或10%漂白粉中可很快死亡。
