菌體大小（0.6～0.9)×（1～3)微米無芽胞，一般無莢膜，除雞白痢沙門氏菌和雞傷寒沙門氏菌外，大多有周身鞭毛。營養要求不高，分離培養常采用腸道選擇鑒別培養基。生化反應對本屬菌的鑒別具有重要參考意義（見表）。不液化明膠，不分解尿素，不產生吲哚，不發酵乳糖和蔗糖，能發酵葡萄糖、甘露醇、麥芽糖和衛芽糖，大多產酸產氣，少數只產酸不產氣。VP試驗陰性，有賴氨酸脫羧酶。DNA的G+C含量為50～53%。對熱抵抗力不強，在60℃15分鐘可被殺死。在水中存活2～3周。在5%的石炭酸中，5分鐘死亡 [3] 。
本屬菌按生化反應分為4個亞屬。亞屬Ⅰ是生化反應典型的和最常見的沙門氏菌；亞屬Ⅱ和Ⅳ是生化反應不典型的沙門氏菌；亞屬Ⅲ是亞利桑那沙門氏菌。
沙門氏菌具有復雜的抗原結構，一般可分為菌體（O)抗原、鞭毛（H)抗原和表面（Vi)抗原3種。