腸桿菌科細菌為革蘭陰性桿菌，兩端鈍圓，無芽胞。多數細菌有周身鞭毛，能運動，個別細菌有莢膜。多數細菌有菌毛。本科細菌為需氧和兼性厭氧菌，營養要求不高，在普通培養基上生長良好，各種細菌菌落大小相似，直徑2～3μm。
本科細菌中致病菌不發酵乳糖，條件致病菌中除變形桿菌外，均可發酵。發酵迅速者有埃希菌屬、克雷伯菌屬和腸桿菌屬；緩慢發酵者有愛德華菌屬、沙雷菌屬等。各種腸桿菌科細菌的生化反應表現多樣，
不同菌屬的生化反應甚不一致，故可作為腸桿菌科細菌鑒定的依據之一。腸桿菌科細菌的沙門菌屬、志賀菌屬、鼠疫桿菌等早已受到廣泛重視，其他細菌在某些情況下，尤其是在免疫缺陷病人、粒細胞缺乏者中易引起各種嚴重感染，已成為臨床上日益重視的問題。