陰溝腸桿菌是腸桿菌科腸桿菌屬的成員之一。該菌為革蘭陰性粗短桿菌，寬約0.6～1.1μm，長約1.2～3.0μm，有周身鞭毛(6～8條鞭毛)，動力陽性，無芽孢，無莢膜。其最適生長溫度為30℃，兼性厭氧，在普通培養基上就能生長，形成大而濕潤的黏液狀菌落，在血瓊脂上不溶血，在伊紅-亞甲藍瓊脂(EMB)為粉紅色且呈黏稠狀。在麥康凱(MacConkey)瓊脂上為粉紅色或紅色，呈黏稠狀。在SS瓊脂上若生長則呈白色或乳白色，不透明黏稠狀。在糖類發酵中：乳糖、蔗糖、山梨醇、棉子糖、鼠李糖、蜜二糖均陽性，不能產生黃色色素。鳥氨酸脫羧酶試驗(+)，精氨酸雙水解酶試驗(+)，賴氨酸脫羧酶試驗(-)，吲哚(-)。陰溝腸桿菌具有O，H和K三種抗原成分。大多數菌株的培養物煮沸100℃ 1h后能強烈地與同源O血清發生凝集。而活菌與其凝集微弱或不凝集，表明具有一個K抗原，在O血清中不凝集的活菌培養物在經100℃加熱1h，菌懸液經50%乙醇或1mol鹽酸處理，37℃18h變為可凝集，但在60℃加熱1h后仍不失其O不凝集性，用煮沸加熱的菌懸液制備的抗血清不含有K凝集素。由阪崎建立的陰溝腸桿菌抗原表由53個O抗原群、56個H抗原及79個血清型所組成。
①O抗原：玻片凝集試驗是測定陰溝腸桿菌的常規方法，過夜瓊脂培養物的濃鹽水菌液，加熱100℃1h，用離心法洗滌，與稀釋的O血清用于凝集，雖然血清的效價在500～1000，但仍以1∶10稀釋用于玻片凝集，較好的是使用更高稀釋度的抗血清，在數秒內能發生強反應，而交叉反應更少一些。在不同O抗原間可觀察到遲緩和單邊反應。雖然大多數O抗原群能用適度稀釋的未吸收血清進行測定，但經常需要使用吸收的群特異血清測定特異O抗原。
②H抗原：測定H抗原，常規方法是試管凝集試驗，使用動力活潑的過夜肉湯培養物，培養基以含有0.2%葡萄糖的胰酶大豆肉湯和浸液肉湯，培養后在肉湯培養物中加入等量的0.6%甲醛鹽水，未吸收的本菌效價10000～20000的血清通常稀釋1∶1000，1∶100稀釋的H血清0.1ml置于一小試管中，然后加入甲醛溶液1.0ml處理的肉湯培養物，試驗小管在50℃水浴1～2h后讀取結果。陰溝腸桿菌的菌屬內、外抗原關系：雖然在腸桿菌屬內有多個種，陰溝腸桿菌是惟一對其進行抗原研究的，因此在陰溝腸桿菌與其他腸桿菌屬種間的抗原關系目前尚不清楚。以往曾報道過，大多數陰溝腸桿菌是可用克雷伯氏菌莢膜血清分型的，阪崎的研究證明陰溝腸桿菌產生的黏液不是真正的莢膜，在克雷伯氏菌和陰溝腸桿菌間沒有明顯的O抗原和K抗原關系。