Agentul cauzator al ciumei este un tijă gram-negativ mic, polimorf, nemotil, Yersinia pestis din familia Enterobacteriaceae din genul Yersinia. Are o capsulă mucoasă și nu formează spori. Este o bacterie anaerobă facultativă. Se colorează cu coloranți anilinici bipolari (mai intens la margini). Există varietăți ale bacteriei ciumei la șobolani, marmote, popândăi, câmpuri și gerbili.