Mỗi cá thể B. subtilis có chiều dài 1,5 – 10 µm, đường kính (chiều ngang) 0,25 – 1 µm, hai đầu tròn, có thể có 8 – 12 lông nhỏ. B. subtilis thường tồn tại đơn lẻ, nhưng cũng tạo thành "quần thể" hình chuỗi ngắn, có khả năng di động trong môi trường nước nhờ hoạt động của các lông giống như trùng roi. Bào tử hình bầu dục nhỏ, kích thước từ 0,8 – 1,8 µm, được bao bọc bởi vỏ gồm nhiều lớp màng với các thành phần lipoprotein, peptidoglycan… có khả năng chịu được pH thấp, có khả năng chịu nhiệt (ở 100oC trong 180 phút), chịu ẩm, tia tử ngoại, tia phóng xạ, áp suất, chất sát trùng, có thể sống vài năm đến vài chục năm.[12]

Khi nhuộm Gram, B. subtilis bắt màu tím (Gram +). Về phương thức sống, ban đầu các nhà khoa học xếp nó vào nhóm sinh vật hiếu khí bắt buộc,[13] do nó có catalaza dương tính; nhưng đến năm 1998 thì xác định lại rằng loài này có thể sống kị khí (không cần ôxy). Bởi thế, B. subtilis thuộc nhóm loài sinh vật hiếu khí và kị khí tùy nghi. Trong nghiên cứu, môi trường thuận lợi nhất cho loài về nhiệt độ tối ưu là 37oC, về pH khoảng 7,0 – 7,4.

Trong môi trường có loài vi khuẩn khác, khả năng cạnh tranh của B. subtilis khá cao vì nó có tác dụng ức chế-cảm nhiễm hạn chế phát triển hoặc tiêu diệt một số loài vi khuẩn khác (như vi khuẩn gây bệnh Vibrio harveyi).