结核病的病原菌由koch在1882年从病人的痰中发现，形如杆状，故称结核杆菌。因属于分枝杆菌属，又称结核分支杆菌(mycobacterium tuberculosis)。
1、结核杆菌的形态 结核杆菌细长，微弯，两端钝圆，常呈分支状排列。其长约2～4μm，宽约0.2～0.5μm;在电子显微镜下可以见到菌体的最外层为细胞膜，内为细胞质膜，其中含有细胞质，内有许多颗粒，可能是线粒体类物质。结核杆菌用苯胺类染色后，不易为酸性脱色剂脱色，故又称抗酸杆菌。
2、结核杆菌的生长特点 结核杆菌生长缓慢，其分裂繁殖周期约为14～22小时，主要营养要求是甘油、天门冬氨酸或谷氨酸，以及无机盐类如磷、钾、硫、镁和少量的铁等。为需氧菌，最适合生长环境为pH7.4、PO213.3～18.7kPa(100～140mmHg)，当pH不适宜及PO2较低时，如闭合病灶及巨噬细胞内结核杆菌代谢不活跃，生长繁殖缓慢或停滞，但同时不易为抗痨药所杀灭而成为日后复发之根源。
3、结核杆菌的分型 结核杆菌可分为4型：人型、牛型、鸟型和鼠型。对人有致病力者主要为人型，其次为牛型，感染鸟型者甚少，国内尚未见报道。牛型结核杆菌感染主要是因牛乳管理及消毒不善，饮用病牛的乳品而得，目前已少见。据北京结核病研究所报告，从50株分离的结核杆菌中，经鉴定后发现有3株是牛型结核杆菌(占6%)。北京儿童医院1979年曾对16例结核性脑膜炎患儿脑脊液分离出的结核杆菌作菌型鉴定，发现1株为牛型结核杆菌，其余15株均为人型结核杆菌，说明牛型感染虽少，但同样亦引起结核性脑膜炎的发生，值得注意。
4、结核杆菌的抵抗力 结核杆菌抵抗力较强，在室内阴暗潮湿处能存活半年。结核杆菌在阳光直接照射下2小时死亡，紫外线照射10～20分钟。使用紫外线时，应注意照射范围大小及照射距离远近而决定照射时间，如距离1m，范围1m2，照射时间20分钟，即可杀死结核杆菌。结核杆菌对酸、碱和酒精等有较强的抵抗力，湿热对它杀菌力较强。在65℃30分钟，70℃10分钟，80℃5分钟，煮沸1分钟即可杀死。干热100℃需20分钟以上才能杀死，因此干热灭菌时温度要高，时间要长。一般说来，痰内结核杆菌消毒时间要长，因痰内粘蛋白在菌体周围形成一保护层，射线和消毒剂较难穿透，因此消毒痰用5%石炭酸或20%漂白粉，消毒须经24小时处理才较为安全。5%～12%来苏水接触2～12小时，70%酒精接触2分钟均可杀死结核杆菌。
5、结核杆菌的耐药性 抗结核药物需长期使用，当不规则使用或药物单用及剂量不足时，耐药菌株易发生。实验和临床实践证明：合并用药可延缓或减少耐药性的发生。近年来对原发耐药菌株所致结核感染已越来越引起注意。其发生率各地报道不一，原发耐异烟肼菌约占1%～18%左右，原发耐链霉素菌2%～14%左右，原发耐对氨柳酸菌1%～13%。国外Steiner(1974)报道：儿童结核病79例中1/3以上对一种或多种抗结核药物有原发耐药性。北京儿童医院于1963～1967年及1973～1977年观察小儿结核性脑膜炎原发耐药率，后一阶段比前一阶段原发耐药率增长了1倍(40.8%比19.7%)。耐异烟肼菌株一般毒力减弱，根据临床观察如继续用异烟肼治疗，仍有疗效。
此外，肺结核可以引起大疱性肺气肿及蜂窝样肺气肿，在经过治疗后的粟粒型肺结核中较常见。大疱性肺气肿的发生是由于治疗后的干酪化病灶迅速被吸收，空气进入空腔内引起急性扩张所致。蜂窝样肺气肿则由于支气管不完全性活瓣性阻塞所引起;空气可以进入肺泡内，而呼气有困难，致使气体滞留，同时，由于有病变的肺泡壁弹性较差，致易于形成蜂窝样肺气肿。