Возбудители - представители рода Brucella семейства Brucellaceae. Бруцеллёз человека может быть обусловлен четырьмя видами бруцелл: B. melitensis, В. abortus, В. suis и B. canis. Наиболее частая причина болезни - Brucella melitensis, которая подразделяется на три биотипа. Основные хозяева - овцы и козы. Несколько реже встречаются Brucella abortus, представленные девятью биотипами; основной хозяин - крупный рогатый скот. У третьего вида бруцелл, Brucella suis, выделяют 4 биотипа. Основные хозяева - свиньи (типы 1-3), зайцы (тип 2) и северный олень (биотип 4). Относительно редко диагностируют заболевание, обусловленное Brucella canis. Основной хозяин данного микроорганизма - собаки.
Бруцеллы отличаются выраженным полиморфизмом, они могут быть шаровидной, овальной и палочковидной формы. Размер их равен 0,3-0,6 мкм для кокковых и 0,6-2,5 мкм для палочковидных форм. Они неподвижны, спор не образуют, жгутиков не имеют, грамотрицательны. Растут медленно на сложных питательных средах. Бруцеллы - внутриклеточные паразиты, они антигенно однородны, содержат эндотоксин. Отличаются значительной изменчивостью и переходят из S-формы в K- и L-формы. Бруцеллы устойчивы в окружающей среде. В воде сохраняются свыше 2 мес, в молоке - 40 дней, в брынзе - 2 мес, в сыром мясе - 3 мес, в засоленном мясе - до 30 дней, в шерсти - до 4 мес. При кипячении погибают мгновенно, чувствительны к дезинфицирующим средствам, к антибиотикам тетрациклиновой группы, аминогликозидам, рифампицину, эритромицину.