百日咳杆菌为卵圆形短小杆菌，大小为0.5～1.5×0.2～0.5um，属鲍特氏菌属Bordetella)，无鞭毛、芽胞。革兰氏染色阴性。用甲苯胺蓝染色可见两极异染颗粒。专性需氧，初次分离培养时营养要求较高，需用马铃薯血液甘油琼脂培养基（即鲍～金氏培养基）才能生长。经37℃2～3天培养后，可见细小、圆形、光滑、凸起、银灰色、不透明的菌落，周围有模糊的溶血环。液体培养呈均匀混浊生长，并有少量粘性沉淀。