Le bartonelle sono parassiti intracellulari, Gram-negativi, di forma bacillare, aerobi, perlopiù immobili con l'eccezione di "B. bacilliformis" che presenta un ciuffo di flagelli ad un polo della cellula. Crescono bene in terreni di coltura arricchiti con il 5-10 % di sangue di montone o coniglio, e necessitano di un'incubazione in presenza del 5% di anidride carbonica.