肺炎衣原體的原體形態多樣，電鏡下可呈現典型的梨形，其長軸長0.44μm，短軸長0.31μm，平均直徑為0.38μm。核區呈圓形，位于細胞中央，平均直徑為0.24μm，核區和細胞膜之間有較寬的原生質區。肺炎衣原體不能體外培養，只能在細胞內寄生，雞胚對其不敏感，因此一般不用雞胚傳代，而用細胞培養傳代，肺炎衣原體敏感的細胞株為HEP-2或H-292，離心能促進肺炎衣原體對細胞的感染。肺炎衣原體包涵體不含糖原，碘染色陰性，在Hela細胞中的形態與鸚鵡熱衣原體十分相似，姬姆薩染色后呈深密度卵圓形，在HEP-2細胞中的包涵體，其密度和形態均多樣化，有致密的、桂花樣散在的、有伸出胞外出瘤狀的、還有圓形、胞內著色較少的包涵體。
肺炎衣原體染色體DNAG+Cmol%含量為40%mol，但與沙眼和鸚鵡熱衣原體的同源性小于10%，限制性內切酶圖譜極不相同。不含質粒。
肺炎衣原體具有屬特異性抗原和種特異性抗原，屬特異性抗原主要有兩個抗原決定簇表位，一個是肺炎衣原體LPS核心多糖的第三個KDO殘基，一個是分子量為39.5KD的主要外膜蛋白（MOMP），這兩個抗原決定簇均對甲醇敏感，與其它衣原體種間存在交叉；肺炎衣原體的種特異性抗原為98KD的MOMP，該抗原對丙酮敏感，并不與沙眼衣原體和鸚鵡熱衣原體抗血清發生交叉反應，已由種特異性單克隆抗體得到證實。到目前為止發現肺炎衣原體僅存在一種血清型，世界不同地區分離的肺炎衣原體不同株DNA的同源性可達94%以上，其限制性內切酶圖譜基本一致，標準株為TW-183和AR-39。
肺炎衣原體毒力較低，3代之內不能致死雞胚，小鼠鼻內、腦內和靜脈內接種，不引起小鼠死亡，猴結膜內接種，不發生濾泡性結膜炎。對藥物的抗菌譜類似其他衣原體，耐磺胺類藥物。