麻疹病毒為球形或絲形，直徑約120nm～250nm，核心為單負鏈RNA，不分節段，基因組全長約16kb，基因組有N、P、M、F、H、L 6個基因，分別編碼6個結構和功能蛋白：核蛋白（nucleoprotein，NP）、磷酸化蛋白（phosphoprotein，P）、M蛋白（membrane protein，M）、融合蛋白（fusion protein，F）、血凝素蛋白（hemagglutinin，H）和依賴RNA的RNA聚合酶（large polymerase，L）。核衣殼呈螺旋對稱，外有包膜，表面有兩種刺突，即HA和溶血素（haemolyxin，HL），它們的成分都是糖蛋白，但性質各異。HA只能凝集猴紅細胞，還能與宿主細胞受體吸附。HL具有溶血和使細胞發生融合形成多核巨細胞的作用。HA和HL均有抗原性，產生的相應抗體具有保護作用。麻疹病毒包膜上無神經氨酸酶。
麻疹病毒只有一個血清型，但自上世紀80年代以來，各國都有關于麻疹病毒抗原性變異的報道。核苷酸序列分析表明，麻疹病毒存在著基因漂移。