結核分枝桿菌復合群包括結核分枝桿菌、牛分枝桿菌、非洲分枝桿菌和田鼠分枝桿菌，引起人類疾病的主要是結核分枝桿菌。結核分枝桿菌大小為0.3-0.6um×1-4um，細小而略彎，兩端略鈍。抗酸染色是其重要特性，臨床上一旦在標本中發(fā)現(xiàn)抗酸染色陽性的細菌絕大多數(shù)代表結核分枝桿菌,仍需要培養(yǎng)及進一步的菌種鑒定。結核菌生長緩慢，至少需要2-4周才有可見菌落。

結核菌細胞壁富含脂質，約占細胞壁的60%，主要的成分是分枝菌酸和酸化海藻糖。前者是抗酸著色反應的物質基礎；后者包括海藻糖雙分枝菌酸和硫甘酸，分別具有介導肉芽腫形成和促進細菌在吞噬細胞內存活的作用。細胞壁中尚含有脂多糖，其中脂阿拉伯甘露聚糖具有廣泛的免疫原性,生長中的結核菌能大量產生，是血清學診斷中應用較多的一類抗原物質。