Las bacterias del género Brucella spp. son cocobacilos inmóviles gramnegativos, aerobios estrictos, intracelulares facultativos que no producen cápsulas o esporas.
El crecimiento de Brucella se produce en un rango de temperatura entre 20°C y 40°C, con una temperatura óptima de 34°C, y en un rango de pH entre 6,6 y 7,4. La actividad de agua (aw) óptima para su crecimiento es de 0,98.
Hay cuatro especies de Brucella que pueden infectar a los humanos. Las más importantes son B. melitensis, que afecta principalmente a cabras y ovejas, y B. abortus, que afecta sobre todo al vacuno. Las otras especies que también pueden producir zoonosis son B. suis, que afecta a los cerdos, y B. canis, que afecta a los perros. B. melitensis es la especie que provoca las enfermedades más virulentas y graves en humanos. Los principales reservorios de la infección humana son las ovejas, las cabras, las vacas y los caballos, pero también pueden actuar como reservorio otros animales, como los perros.
Se estima que menos de 500 células son suficientes para producir infección.