大肠杆菌属于肠杆菌科埃希氏菌属，是一种两端钝圆、能运动、无芽孢的革兰氏阴性短杆菌，其细胞一般呈杆状，不具典型的细胞结构，其内的遗传物质没有与组蛋白结合，是长约1000微米的环状DNA分子。大肠杆菌细胞体限界膜(胞膜外)还有一层黏多糖蛋白构成的细胞壁，这和植物体细胞相似，胞体(菌体)宽约0.8μm，长2μm。一般的条件下，大约20多分钟就繁殖一代。由于大肠杆菌长期寄生于人体，一般对人无害，并具备典型的原核生物特征的简单构造，通常作为研究细菌遗传变异的材料。

大肠杆菌主要寄生于大肠内，约占肠道菌群的1%。正常情况下，大肠杆菌能合成维生素B和维生素K，从而可以为机体提供营养素；某些大肠杆菌菌株产生的大肠菌素能抑制痢疾杆菌等致病菌的生长。但在机体免疫力下降或细菌侵入肠道外组织器官时，大肠杆菌即成为条件致病菌，引起肠道外感染。

大部分大肠杆菌菌株无害，但某些血清型具有较强的致病性，称为致病性大肠杆菌，可引起肠道感染。大肠杆菌常作为饮水、食物或药物的卫生学检测指标，是表征水和食品被粪便污染的重要指示菌。