大肠杆菌染色后的形状是短杆状，个别菌体出现近似球杆状或长丝状 。通过革兰氏染色大肠杆菌可被染成红色或粉红色。

大肠杆菌是动物肠道中的正常寄居菌，其中很小一部分在一定条件下引起疾病 。大肠杆菌的血清型能够引起人体或动物胃肠道感染，主要是由特定的菌毛抗原、致病性毒素等感染引起的，除胃肠道感染以外，还会引起尿道感染、关节炎、脑膜炎以及败血型感染等。

大肠杆菌是细菌，属于原核生物，具有由肽聚糖组成的细胞壁，只含有核糖体简单的细胞器，没有细胞核有拟核，细胞质中的质粒常用作基因工程中的运载体。大肠杆菌的代谢类型是异养兼性厌氧型，在培养基培养时无需添加生长因子，向培养基中加入伊红美蓝，遇大肠杆菌菌落呈深紫色，并有金属光泽，可鉴别大肠杆菌是否存在。