肺炎雙球菌是一種菌體矛頭狀、常成雙排列的球菌。肺炎雙球菌是菌體矛頭狀、常成雙排列的球菌。直徑0.5～1.5微米。革蘭氏染色陽性，但老齡菌常呈陰性反應。在機體內形成莢膜，經人工培養后莢膜逐漸消失，菌落由光滑型變為粗糙型。兼性厭氧菌，經常寄居在正常人鼻咽腔中，多數不致病，僅部分具有致病力，引起大葉肺炎、腹膜炎、胸膜炎、中耳炎、乳突炎以及敗血癥等。在含血的營養瓊脂培養基上，37℃，24小時可形成細小、灰白、透明或半透明有光澤的扁平菌落，周圍有草綠色溶血環。培養2～3天后，由于產生自溶酶，菌體自溶，菌落中央出現凹陷。膽汁、膽鹽或其他活性物質能加速自溶酶的作用，使細菌在短期內溶解。其莢膜多糖抗原與致病力有密切關系，且成分復雜。根據莢膜多糖抗原的不同，可將其分為若干血清型，其中Ⅰ～Ⅲ型致病力較強，Ⅲ型最強，且具有厚的莢膜，可作為鑒別此菌的依據。在各型肺炎球菌中，許多遺傳標記可被轉移，種內和屬內的相互轉化作用也已證明。

此菌存在著兩種類型：（1）粗糙型或稱 R型 （“R”來自英文“Rough”），菌體無莢膜，菌落粗糙，一般無致病性；（2）光滑型或稱S型（“S”來自英文“Smooth”），菌體有莢膜，菌落光滑，致病性較強，為有毒株。R型肺炎雙球菌菌體無多糖類的莢膜，是無毒性細菌；S型肺炎雙球菌菌體有多糖類的莢膜，是有毒性的細菌，使人患肺炎或使小鼠患敗血癥。