大腸桿菌（Escherchiacoli）為革蘭陰性、中等大小的桿菌，無明顯莢膜，有芽孢，有鞭毛能運動，但也有無鞭毛、不運動的變異株。對人和動物致病的大腸桿菌不同菌株及其與腸道中正常寄生的非致病性大腸桿菌間，在形態(tài)特征、染色反應、培養(yǎng)特性和生化反應等方面沒有差別，但近年來的研究表明，它們在抗原結構、質粒編碼等方面似乎有一定區(qū)別。

大腸桿菌的抗原結構較復雜，由菌體（O）抗原、表面（K）抗原、鞭毛（H）抗原以及菌毛抗原（F）組成。到目前為止至少有O抗原173種、K抗原1O3種、H抗原6O種、F抗原也正陸續(xù)被鑒定。根據大腸桿菌O抗原、K抗原、H抗原的鑒定結果，可以寫出大腸桿菌的抗原結構式，即血清型。

致豬水腫病的大腸桿菌能產生一種生物活性物質--水腫因子，證明大腸桿菌菌株能產生水腫因子，但只有少數幾個血清型的大腸桿菌能產生該因子，其中重要的是O138：K81，O139：K82，O141：K85，此外還有O2、O8、O45、O75、O157等，且這些菌株多數具有溶血性，而這個特性與質粒有關。從病死豬腸道和腸系膜淋巴結中分離到溶血性大腸桿菌，在我國以O139：K83、O2、O45等為主，另外常見的還有O9、O138、O1O1、O157等。引起禽類發(fā)病的血清型主要以O1、O78、O1O3等較為常見。O8、O78、O101多見于兔。引起仔豬黃痢和豬水腫病的大腸桿菌多具有F4（K88）抗原及產生腸毒素的能力，而使犢牛和羔羊致病的多帶有F5（K99）。

根據大腸桿菌的致病機理，將病原性大腸桿菌分為產腸毒素大腸桿菌（enterotoxigenic K．coli，ETEC）、腸侵襲性大腸桿菌（enteroinvasive且coli，EIEC）、腸致病性大腸桿菌（enteropathogenic K．coli，EPEC）、腸出血性大腸桿菌（enterohemorrhagic Z．coli，EHEC）和腸凝聚性大腸桿菌（enteroaggreganver．coli，EAEC）。多數ETEC株帶有P4、F5、F6（987P）或F41等黏附素，可引起幼齡動物的腹瀉，且ETEC還可產生不耐熱腸毒素（LT）、耐熱的腸毒素（ST）、細胞毒素、神經毒素和p型溶血素等參與菌株的致病作用。在動物腸道外疾病方面，腦膜炎多與K1型有關，而敗血癥和尿道感染則多由某些特定血清型菌株引起。

隨著抗菌藥物在獸醫(yī)臨床和畜牧養(yǎng)殖業(yè)中日益廣泛地應用，以及許多耐藥性質粒在腸桿菌之間的轉移，致病性大腸桿菌對許多抗菌藥物的敏感性逐漸降低，耐藥菌株越來越多。各地和各種不同動物的分離株對抗菌藥物的敏感性差異很大，因此很難確定一個能普遍適用的藥物敏感譜。但從監(jiān)測的情況看，對慶大霉素、丁胺卡那霉素、痢特靈等抗生素敏感的菌株比例很高。