肺炎双球菌直径0.5~1.5微米。革兰氏染色阳性,但老龄菌常呈阴性反应。在机体内形成荚膜,经人工培养后荚膜逐渐消失,菌落由光滑型变为粗糙型,肺炎双球菌属双球杆菌属,为化脓性革兰氏阳性菌,呈圆形或披针形、无芽孢,无鞭毛。在含血的营养琼脂培养基上,37℃,24小时可形成细小、灰白、透明或半透明有光泽的扁平菌落,周围有草绿色溶血环。培养2~3天后,由于产生自溶酶,菌体自溶,菌落中央出现凹陷。胆汁、胆盐或其他活性物质能加速自溶酶的作用,使细菌在短期内溶解。其荚膜多糖抗原与致病力有密切关系,且成分复杂。根据荚膜多糖抗原的不同,可将其分为若干血清型,其中Ⅰ~Ⅲ型致病力较强,Ⅲ型最强,且具有厚的荚膜,可作为鉴别此菌的依据。在各型肺炎球菌中,许多遗传标记可被转移,种内和属内的相互转化作用也已证明。