По химическому составу возбудитель орнитоза характеризуется наличием нуклеопротеидов, в состав которых входят ДНК и РНК, липиды и углеводы; возбудитель хорошо окрашивается по Романовскому Гимза, Здродовскому, Миаккиавелло и Морозову.
Возбудитель орнитоза размножается в цитоплазме клеток, хорошо культивируется в куриных эмбрионах и в организме белых мышей, в первичных и перевиваемых культурах клеток различных тканей (клетки HeLa, Дейтройт 6, НР 2 и др.) Возбудитель обладает высокой токсигенностью и имеет два антигена термостабильный полисахаридный, общий для возбудителя пситтакоза и лимфогранулематоза, выдерживающий нагревание при 135°, и термолабильный белковый, разрушающийся при 60°.