Mycobacteria là vi khuẩn hiếu khí. Chúng là dạng trực khuẩn, ít nhất là trong hầu hết các giai đoạn đã thu hút sự chú ý của vi sinh vật đến nay; chúng là các thẳng hoặc hơi cong khoảng từ 0,2 và 0,6 µm và dài từ 1,0 đến 10 µm. Chúng thường là các vi khuẩn không độc tố, ngoại trừ loài Mycobacterium marinum, được cho là di chuyển trong các đại thực bào. Chúng có đặc tính kháng axit cồn. Mycobacteria có màng ngoài.[5] Chúng có vỏ, và hầu hết không tạo thành nội bào tử. Mycobacterium marinum và có lẽ M. bovis đã cho thấy là có thể hình thành bào tử; tuy nhiên, điều này đã bị tranh cãi bởi nghiên cứu sâu hơn.[6] Đặc điểm phân biệt của tất cả các loài Mycobacterium là thành tế bào dày hơn nhiều loại vi khuẩn khác, là kỵ nước, sáp, và giàu axit mycolic/mycolates. Các thành tế bào bao gồm lớp mycolate kỵ nước và một lớp peptidoglycan được tổ chức với nhau bởi một polysaccharide, arabinogalactan. Bức tường tế bào đóng góp đáng kể cho sự cứng rắn của chi này. Các con đường tổng hợp sinh học của thành phần thành tế bào là các mục tiêu tiềm năng cho các loại thuốc mới cho bệnh lao.[7] Nhiều loài Mycobacterium thích ứng dễ dàng với sự tăng trưởng trên các chất nền rất đơn giản, sử dụng amoniac hoặc amino axit như các nguồn nitơ và glycerol như một nguồn cacbon trong sự hiện diện của các muối khoáng. Nhiệt độ tăng trưởng tối ưu khác nhau tùy theo loài và phạm vi từ 25 °C đến trên 50 °C. Hầu hết các loài Mycobacterium, bao gồm hầu hết các loài có liên quan lâm sàng, có thể nuôi cấy trong môi trường thạch máu.[8] Tuy nhiên, một số loài phát triển rất chậm do chu kỳ sinh sản rất dài - M. leprae, có thể mất hơn 20 ngày để tiến hành qua một chu kỳ phân chia (để so sánh, một số chủng E. coli chỉ mất 20 phút), làm cho nuôi cấy phòng thí nghiệm một quá trình chậm.[5] Ngoài ra, sự sẵn có của kỹ thuật thao tác di truyền học vẫn còn chậm xa so với các loài vi khuẩn khác.[9] Sự phân chia tự nhiên xảy ra giữa các loài chậm và đang phát triển nhanh. Mycobacteria hình thành các khuẩn lạc rõ ràng có thể nhìn thấy bằng mắt thường trong vòng bảy ngày về nuôi cấy được gọi là phát triển nhanh, trong khi những chủng yêu cầu thời gian dài hơn được gọi là phát triển chậm.