土壤杆菌属属于好氧或兼性厌氧非发酵革兰氏阴性杆菌。
土壤杆菌呈杆状，大小为1.5-0.3μm X 0.6-1.0μm,单个成对排列。不形成芽孢。革兰氏阴性。以1～6根周毛运动。严格好氧，以分子氧为末端电子受体。一些菌株可在有硝酸盐的环境中进行厌氧呼吸。大多数菌株可在低氧压的植物组织中生长，适温度为25～28°C，菌落通常凸起，全缘光滑，无色素至浅灰黄色。在碳水化合物培养基上常产生丰富的胞外多糖粘液。接触酶阳性，通常氧化酶和尿素酶都是阳性。根癌土壤杆菌和放射形土壤杆菌的大部分菌株产生3-酮基乳糖。有机化能营养。可广泛利用碳水化合物、有机酸盐和氨基酸作为碳源，但不能利用纤维素、淀粉、琼脂糖、半乳糖及其他糖类。对一些种和变种的菌株，铵盐和硝酸盐能作为氮源。其他的种除了需要氨基酸外，还需加入生长素。除放射杆菌外，其余的种可经伤口侵入许多双子叶植物及裸子植物的根冠、根和茎，导致植物细胞的自发增生而成为肿瘤细胞。所致的植物疾病是共知的，如根癌、毛根和茎瘿。有的菌株有较宽的宿主谱，而其他的（例如从葡萄树分离的）寄主范围很窄。肿瘤有自我繁殖性并可移植。由土壤杆菌属引起的肿瘤与菌细胞内的肿瘤诱导质粒（Ti质粒）有关。土壤杆菌栖息于土壤。致肿瘤株主要产生于被病植物污染的土壤中，有的不致肿瘤的土壤杆菌菌株已从临床标本中分离到。DNA 的G+C mol％为57。
模式种：根癌土壤杆菌(Agrobacterium tumefacines) 。
土壤杆菌属的各种鉴别特征见表4-16。相近属的鉴别见表4-14。
