Клетки Francisella tularensis — мелкие (размером 0,1-0,5 мкм), неподвижные капсулированные грамотрицательные палочки с выраженным полиморфизмом (от кокковидных до нитевидных форм), особенно у неарктических видов. В мазках из культур доминируют кокковидные формы, в мазках из органов — коккобактерии, которые возможно слабо воспринимают краситель и окрашиваются бледнее, чем прочие патогенные микроорганизмы, однако бактерии легко воспринимают краску Гимзы; в мазках-отпечатках не дают биполярной окраски, что отличает их от возбудителя чумы, но в чистой культуре могут окрашиваться биполярно. Размножаются почкованием. Отличий в микроструктуре клеток различных рас не отмечают: у авирулентных штаммов находят массированное подобие капсулы, у вирулентных — нестойкое слизистое вещество. Клеточная стенка имеет гладкие контуры.
Колонии. На обогащенных агаровых средах колонии Francisella tularensis мелкие, в виде капелек беловатого цвета с голубоватым отливом, круглые, с ровным краем, выпуклые и блестящие. При разреженном посеве через несколько суток достигают диаметра 2 мм и более (рост становится заметным с 3-5 суток культивирования). Изолированные колонии удобно получать при посеве на среды О. Емельяновой или Маккоя; используют также агар с переваром сердечной мышцы, дополненный 5% крови барана или кролика. Колонии вирулентных штаммов по морфологии и биологическим свойствам соответствуют S-диссоциатам. На жидких средах размножаются хуже и только у поверхности среды, что связано, по-видимому, с аэрофильностью бактерий; более удовлетворительных результатов достигают аэрацией среды или внесением биоколлоидов (яичного желтка, агара и т.д.).