Возбудитель - микобактерия лепры (Mycobacterium leprae). M. leprae - кислото- и спиртоустойчивые грамположительные бактерии, имеющие вид прямых или изогнутых палочек длиной от 1 до 7 мкм, диаметром 0,2-0,5 мкм, по размерам и тинкториальным свойствам практически не отличающиеся от микобактерий туберкулёза, неподвижные, не образующие типичных спор. Как правило, в очагах поражения у человека, наряду с гомогенно окрашивающимися по Цилю-Нильсену палочковидными M. leprae, обнаруживают также фрагментированные и зернистые формы. M. leprae - облигатные внутриклеточные паразиты системы мононуклеарных фагоцитов, размножающиеся поперечным делением на 2-3 дочерние клетки и образующие в цитоплазме макрофага большие скопления с типичным расположением типа "сигарет в пачках". Кроме того, возможно размножение возбудителя путём почкования и ветвления.
Ультраструктура M. leprae не имеет принципиальных отличий от таковой других микобактерий. На ультратонких срезах M. leprae обнаруживают бахромчатую микрокапсулу толщиной 5-15 нм, состоящую из мукополисахаридов. Тонкая трёхслойная клеточная стенка (наружный осмиофобный слой и два плотно прилегающих друг к другу осмиофильных слоя общей толщиной 8-20 нм) обладает выраженной ригидностью: она длительно сохраняется в поражённых тканях даже при полном лизисе цитоплазмы M. leprae ("клетки-тени"). Далее следует трёхслойная липопротеидная цитоплазматическая мембрана ("элементарная мембрана Робертсона"). В цитоплазме обычно обнаруживают 1-2 полиморфные мезосомы - инвагинаты плазматической мембраны, соответствующие по некоторым функциям митохондриям эукариотических клеток. В цитозоле M. leprae расположены слабовыраженный нуклеоид, небольшое количество рибосом, вакуоли, волютин, включения типа гомогенных телец, а иногда - спороподобные образования.