L'agente eziologico principale della tubercolosi, il "Mycobacterium tuberculosis" (MTB), è un batterio aerobiotico che si divide ogni 16-20 ore, una velocità estremamente lenta in confronto ad altri batteri, che solitamente si dividono in meno di un'ora (uno dei più veloci batteri a replicarsi è un ceppo del batterio "Escherichia coli", che si divide circa ogni 20 minuti). Poiché l'MTB ha una parete cellulare, ma non una membrana esterna, viene classificato come un batterio Gram-positivo. Tuttavia, se viene applicata una colorazione di Gram, l'MTB risulta o Gram-positivo in modo estremamente debole, o non mantiene la colorazione, a causa dell'elevato contenuto di lipidi e acido micolico della sua parete cellulare. L'MTB è un piccolo "bacillus" a forma di bastoncello, che può resistere a deboli disinfettanti e sopravvivere in uno stato disidratato per settimane. In natura, il batterio può crescere solo all'interno delle cellule di un organismo ospite, ma l'"MTB" può essere coltivato "in vitro".