沙门杆菌无芽胞，无荚膜，多数细菌有周身鞭毛和菌毛，有动力。在普通培养基上呈中等大小、表面光滑的菌落，无色半透明。不分解乳糖、蔗糖和水杨酸，能分解葡萄糖和甘露醇。吲哚、尿素分解试验及V-P试验均为阴性。
沙门氏菌能在简单的培养基上生长，含有煌绿或亚硒酸盐的培养基可抑制大肠杆菌生长而起增菌作用。沙门氏菌生长的最佳温度为35℃～37℃，最佳pH值为6.5～7.5。
本属细菌抵抗力不强，60℃30分钟、5%石炭酸溶液及70%酒精5分钟均可将其杀死。在水中能生存2～3周，在粪便中可生存1～2个月，在冰中能生存3个月。对氯霉素、氨苄青霉素和复方新诺明敏感。
其抗原结构是分类的重要依据。其抗原可分为菌体抗原(O抗原)、鞭毛抗原(H抗原)和表面抗原(Vi抗原)三种。该类菌，按菌体抗原结构的不同，可分为A、B、C、D、E、F、G、H、I等血清群，再按鞭毛抗原的不同而鉴别组内的各血清型。，已知沙门氏菌共有2000多种血清型，在我国已发现有161个血清型，但从人类和动物经常分离出的血清型却只有40～50种，其中仅有10种是主要血清型。与人类有关的血清型主要隶属于A～E组，即伤寒杆菌、甲、乙、丙型副伤寒杆菌、鼠伤寒杆菌、猪霍乱杆菌、肠炎杆菌、鸭沙门氏菌、新港沙门氏菌等，仅少数几种对人致病，其中以鼠伤寒杆菌、肠炎杆菌及猪霍乱沙门菌为最常见。
