致病菌为百日咳杆菌（B. pertussis），通常称为百日咳杆菌，百日咳杆菌属中已知有四个种。百日咳杆菌（B. avium），鸟类型百日咳杆菌一般不引起人类致病，只引起鸟类感染，百日咳杆菌长约1.0至1.5μm，约0.3至0.5μm宽，有荚膜，不能移动，革兰氏染色阴性，需氧，无芽胞，无鞭毛，用甲苯胺蓝染色两端染色较深，细菌培养需要大量（15%～25%）新鲜血液才能繁殖好，故常以鲍-耿斯（Border-Gengous）培养基（即。血液、甘油、马铃薯）来分离菌落，百日咳杆菌生长缓慢，在35-37℃的潮湿环境中经过3-7天，出现细小、不透明的菌落生长，首先菌落隆起且光滑，为光滑（S）型，又称I期菌，形态同高。有荚膜，毒力强 如果分离出的菌落继续在普通培养基中培养，菌落由光滑型变为粗糙型（R），称为IV期菌，无荚膜，毒力和抗原性丧失，失去致病性，II期、III期为中间过渡型，百日咳杆菌能产生许多毒力因子。
