本菌屬初次分離培養時多呈小球桿狀，毒力菌株有菲薄的微莢膜，經傳代培養漸呈桿狀，革蘭氏染色陰性。
本菌為嚴格需氧菌。牛布氏桿菌在初次分離時，需在5～10%CO2環境中才能生長，最適溫度37℃，最適的pH6.6～7.1,營養要求高，生長時需硫胺素，煙草酸和生物素，泛酸鈣等，實驗室常用肝浸液培養基或改良厚氏培養基。此菌生緩慢，培養48小時后才出現透明的小菌落，雞胚培養也能生長。
在自然界中抵抗力較強，在病畜的臟器和分泌物中，一般能存活4個月左右，在食品中約能生存2個月。對低溫的抵抗力也強，對熱和消毒劑抵抗力弱。對鏈霉素、氯霉素和四環素等均敏感。
布氏桿菌具有二種抗原成份：A（牛布氏桿菌主要抗原成份）和M（羊布氏桿菌主要抗原成份）。二種抗原在各種菌中含量不同，牛布氏桿菌（Am）含a 抗原多，含M抗原少。羊布氏桿菌(aM)含M抗原多，而含A抗原少。可利用凝集吸收試驗制備出單因子血清～～單價A或M血清，供菌種鑒定之用。