嵌杯樣病毒胃腸炎屬呼腸孤病毒科，為球型，有寬殼蓋、短幅和薄邊的雙股RNA病毒。平均直徑70nm左右，病毒體中心為直徑36～45nm的致密核心，含病毒核酸。外有雙層多肽衣殼，呈輪緣狀，圍繞內層。內層衣殼子粒在邊緣部呈放射狀排列，形似車輪幅條，故稱為輪狀病毒。中央部子粒排列不規則，呈蜂窩狀。電鏡下輪狀病毒有兩種形態，即雙殼顆粒與單殼顆粒。前者為一種成熟的或完整的病毒顆粒，具有外層多肽衣殼，又稱L毒粒（light Virion），具有傳染性；后者因在自然條件下失去其外殼，形成粗糙單殼顆粒，又稱D毒粒（dense virion），無傳染性。人輪狀病毒的內衣殼可與小牛、小鼠、小豬、羔羊、兔及猴的輪狀病毒發生交叉反應，但外殼抗原有型的特異性。人輪狀病毒至少有4個血清型，各型之間無交叉免疫保護作用。
嵌杯樣病毒胃腸炎基因含有11個節段的雙股線型RNA。根據RNA電泳圖型， 將人和動物狀病毒分為A-D4個群。A群為普通輪狀病毒（主要引起嬰幼兒腹瀉）；B群為豬輪狀病毒和成人腹瀉輪狀病毒（adult diarrhea rotavirus）,后者為中國學者從1984年流行于中國各地的成人流行性腹瀉患者分離出的一種新輪狀病毒， 將此種病毒與世界其它地區發現的副輪狀病毒、類輪狀病毒統稱為抗原特異性輪狀病毒；C群為人和豬輪狀病毒；D群為雞和鳥類輪狀病毒。成人腹瀉輪狀病毒與普通人輪狀病毒在病毒抗原性、核酸圖型及臨床表現等方面均有差異。
嵌杯樣病毒胃腸炎對理化因素的抵抗力較強，耐乙醚和弱酸，在-20℃可以長期保存，56℃ 1小時可被滅活。此病毒可在猴腎原代細胞中傳代和繁殖。