洋葱菌是单端丛毛菌，是专性需氧、非发酵葡萄糖的革兰阴性杆菌。菌体较长，有染色不匀颗粒，苏丹黑染色现深黑颗粒。在普通琼脂培养基37℃生长良好，5℃不生长，41℃生长不定。绝大多数菌株能在麦康凯培养基上生长。菌落不透明。本菌在生长过程中可产生荧光色素，即在紫外光下呈现紫色荧光。一些菌株呈现灰白色，另一些菌株先黄随后形成紫红色素，这是一种吩噻类色素。一个菌株可能产生一种或几种色素。从临床标本新分离出来的菌株常无色素产生。对麦芽糖、乳糖氧化分解，精氨酸水解阴性，不还原硝酸盐，产生赖氨酸脱羧酶。