引起鸡副伤寒的沙门氏菌是血清学上相关的革兰氏阴性杆菌，不产生芽胞。大小通常为0.4～0.6µm×1～3µm，它们偶尔可形成短丝。鸡副伤寒沙门氏菌正常带有周鞭毛，能运动，但在自然条件下也可碰到带或不带鞭毛的不运动的变种。本病原体为兼性厌氧菌，易于在普通肉汤或琼脂上生长，最佳培养温度为37℃。在密封玻璃安瓿半固体琼脂中的副伤寒沙门氏菌，在室温下保存40年仍有活力。在琼脂培养基上的典型菌落为圆形、稍隆起、闪光而边缘光滑。菌落大小为1～2mm，依分散的程度而定。有时可看到粗糙菌落。
鸡副伤寒沙门氏菌的菌体和鞭毛抗原结构差异很大，几乎覆盖了Kauffman-White抗原式中的主要抗原群。从鸡分离到的以B、C、D、E群为主，从火鸡分离到的以B、C、 E、G和亚利桑那沙门氏菌为主。在全世界范围内已分离到鸡副伤寒沙门氏菌有90个血清型之多，鼠伤寒、海德堡和肠炎沙门氏菌是主要的血清型。已发现先前很少出现的特定血清型在一个地区或国家内可越来越常见。在任何国家中家鸡较常见的沙门氏菌血清型通常带有地方特色，在短期内分离频率不会有很大波动。大多数新的血清型在自然界不常见，在任何时候动物和人类中约70％的沙门氏菌病暴发不会由10或12种以上的血清型引起。
副伤寒沙门氏菌的生化特性如下：发酵葡萄糖、甘露醇、麦芽糖、山梨醇并产气；不发酵乳糖、蔗糖、杨苷、侧金盏花醇；通常发酵卫茅醇并产气；发酵或不发酵肌醇；不产吲哚；甲基红阳性；V—P阴性；通常不利用枸橼酸盐；硫化氢通常阳性；尿素不水解；明胶很少液化；氰化钾阴性；硝酸盐被还原；运动力阳性；赖氨酸、鸟氨酸脱羧酶阳性；精氨酸脱羧酶阳性但通常迟缓；N2酸盐NNNN性；苯丙氨酸脱氨酶阴性。没有以上特性的细菌不属于鸡副伤寒沙门氏菌，除非能证明它们带有已知沙门氏菌血清型的抗原。例如鼠伤寒沙门氏菌哥本哈根变种常引起鸽的副伤寒，但通常从鸽分离时不发酵麦芽糖，所以初次检查易与鸡白痢沙门氏菌混淆。