典型的鼠疫菌呈短而粗，菌体长约1~2μm，宽0.5~0.7μm，中段膨大，两端钝圆，且两极浓染的卵圆形小杆菌，有荚膜，无鞭毛，无芽胞。革兰染色阴性（图1-2）。由于涂片的材料来源不同，其形态特点亦不同。

自染疫动物或鼠疫患者及其尸体的新鲜材料所作涂片标本一般均能检出典型的鼠疫菌，常散在，或成双排列，或呈群聚，偶见有3个以上杆菌呈短链状排列。在陈旧性病灶、化脓腺肿溃疡、干涸脏器腐败材料中，常可见到菌体膨大和着色不良的球形菌影及其他变形的鼠疫菌。实际工作中应注意与其他细菌加以鉴别。在压印标本中，可以看到吞噬细胞内外有鼠疫菌，此点对于鉴别杂菌污染材料有很大价值，因为动物死后，污染的杂菌不会被吞噬细胞所吞噬。

鼠疫菌在不同人工培养基的培养物制备的涂片标本其菌体形态不同。琼脂培养物制备的涂片标本鼠疫菌多呈球杆状，着色比较均匀，两极浓染不明显或无两极浓染。在肉汤或凝固水内的培养物涂片，可见呈散在或短链状排列的两端钝圆，两极浓染的小杆菌，用陈旧的培养物或3%食盐琼脂培养物制备的涂片标本，呈多形态，如球状、棒状、双球状、哑铃状、酵母状等。若将陈旧培养物移植于富有营养的新鲜培养基内孵育24~48小时又能恢复其原来的形态。另外，将鼠疫杆菌培养在含有3%~4%的食盐肉汤或琼脂上经24~48小时后均能诱发衰颓形态；在涂片标本上出现不成菌形的特殊体，如球状，或为不易着色的“菌影”，并有棒状、线状、酵母状等，这是本菌的特征。

鼠疫菌在跳蚤消化道内的形态常发生改变，常呈近似球菌样的卵圆形的球杆菌，有时也呈现两端浓染。

鼠疫菌的等电点为pH 4.0~4.4。在中性、碱性或弱酸性溶液中带负电，故易被带正电的碱性苯胶染料或中性复合染料，如姬姆萨、瑞特染色剂等染料着色。

鼠疫菌在动物体内或其他适宜环境存活过程中，可以在细胞壁外产生一种黏液性物质。该物质折光性弱，对碱性染料的亲和力低，不易着色，普通染色在光学显微镜下只能见到菌体周围有一圈未着色的透明带。如用墨汁作负染色，则荚膜显现更为清楚。用特殊染色法如Giemsa染色法染色，可将荚膜染上与菌体不同的颜色。Chen等发现，鼠疫菌在电子显微镜下呈高电子密度的菌体周围为均匀的低电子密度。

荚膜的生成与周围的环境条件有密切关系，一般在机体内和营养丰富的培养基中容易形成。在弱酸性条件下，含有血液或血清和甘氨酸而又较湿润的培养基上形成较好，如温度为37℃培养，同时空气中含有25%~30%CO ₂时形成的更好。有人证实精氨酸、瓜氨酸与水解干酪素亦能提高荚膜物质的含量。在22℃培养时，鼠疫菌只可产生少量荚膜物质。

在扫描电镜下，鼠疫菌的荚膜布于菌体表面，呈颗粒状，凸凹不平有颗粒碎片（可溶性荚膜抗原）散落在菌细胞外空间。荚膜能保护细胞壁免受各种杀菌物质的损伤，如补体、溶菌酶等。鼠疫菌的荚膜还能保护菌体对抗中性粒细胞的吞噬和消化。因此，荚膜与细菌的致病力有关，没有荚膜的变异株缺乏侵袭力（图1-3）。

荚膜不是鼠疫菌的基本结构，除去荚膜对菌细胞的生长代谢没有影响。例如通过反复传代或用水溶剂的硫代氰酸钾处理，使无毒Tjiwidej株丧失主要免疫原性抗原，获得一种无荚膜的“裸体型”菌株。MⅡ40也是无荚膜的鼠疫菌变异株。

鼠疫菌的两极浓染颗粒主要成分为核糖核酸，折光性比胞浆强，在暗视野及电子显微镜下均可见到。这种颗粒嗜碱性和嗜中性较强，用美蓝染色，可染成紫色，因与细菌其他部分的染色不同，故称异染颗粒（Metachromatic granule）。用特殊的异染颗粒染色法，可看得更清晰。异染颗粒含有大量的多磷酸盐，为核酸合成过程中磷和能量的来源。因此异染颗粒是一种富有能量的复合体，在新陈代谢过程中，可以作为能量和磷的贮存场所。曾称该颗粒为迂回体（Volutin）。

若将鼠疫菌涂片标本在空气中自然干燥（火焰固定易损失异染颗粒），用酒精（或甲醇）固定5分钟，再以0.5%醋酸处理半分钟，用魏申（Wayson）染色或吕氏（Loeffler）美蓝染色，菌细胞的两极浓染就更明显。另Fusco等曾记载这种异染颗粒在含15%葡萄糖牛血清培养基上最易显现。