傷寒桿菌屬沙門氏菌屬，革蘭染色陰性，呈短粗桿狀，體周滿布鞭毛，運動活潑，在含有膽汁的培養基中生長較好，因膽汁中的類脂及色氨酸可作為傷寒桿菌的營養成分。傷寒桿菌的菌體（O）抗原、鞭毛（H）抗原和表面（Vi）抗原能使人體產生相應的抗體。由于O及H抗原的抗原性較強，故可用于血清凝集試驗（肥達反應，Widal reaction），以測定血清中的O及H抗體的效價來輔助臨床診斷。菌體裂解時可釋放強烈的內毒素，是傷寒桿菌致病的主要因素。利用沙門菌的invA基因和鞭毛素基因用PCR方法擴增進行分子雜交，可以檢出3～300活菌細胞，達到敏感和特異的效果。
在自然環境中抵抗力強，耐低溫，水中可存活2～3周，在糞便中可維持1～2個月，冰凍環境可維持數月，但對熱和干燥的抵抗力較弱，60℃15分鐘或煮沸后即可殺滅，對一般化學消毒劑敏感，消毒飲水余氯0.2～0.4mg/L時迅速死亡。
基本形態
大小（ 0.6～1.0μm）x（2～3μm），無芽胞，一般有鞭毛，無莢膜，多數有菌毛，革蘭氏陰性桿菌。
培養特性和生化特性
兼性厭氧菌，在普通瓊脂平板上形成中等大小、半透明的S型菌落。在腸道桿菌選擇性培養基上形成無色菌落。
不發酵乳糖和蔗糖，不產生吲哚，不分解尿素，VP試驗陰性，大多產生硫化氫。發酵葡萄糖、麥芽糖和甘露醇，除傷寒桿菌產酸不產氣外，其他沙門氏菌均產酸產氣。