（一）形態與染色
大小0.4～0.7×1～3um，無芽胞，大多數菌株有動力。有普通菌毛與性菌毛，有些菌株有多糖類包膜，革蘭氏陰性桿菌。
（二）培養特性
在血瓊脂平板上，有些菌株產生β型溶血。在鑒別性或選擇性培養基上形成有顏色、直徑2～3mm的光滑型菌落。
生化反應：大部分菌株發酵乳糖產酸產氣，并發酵葡萄糖、麥芽胞、甘露醇、木膠糖、阿拉伯膠等產酸產氣。IMViC試驗為“+、+、-、-”。即為典型大腸桿菌。
（三）抗原構造
較復雜，有O、K、H、F四種抗原。O抗原為脂多糖，已有171種，其中162種與腹瀉有關，是分群的基礎。醫學教|育網搜集整理K抗原有103種，為莢脂多糖抗原。從病人新分離的大腸桿菌多有K抗原，有抗吞噬和補體殺菌作用。根據耐熱性等不同，K抗原分為L、A、B三種，其中L、B不耐熱，有60種。F抗原至少有5種，與大腸桿菌的粘附作用有關、表明大腸桿菌血清型的方式是按O：K：H排列，例如O111：K58（B4）：H2.
（四）抵抗力
該菌對熱的抵抗力較其他腸道桿菌強，55℃經60分鐘或60℃加熱15分鐘仍有部分細菌存活。在自然界的水中可存活數周至數月，在溫度較低的糞便中存活更久。膽鹽、煌綠等對大腸桿菌有抑制作用。對磺胺類、鏈霉素、氯霉素等敏感，但易耐藥，是由帶有R因子的質粒轉移而獲得的。