เชื้อก่อโรคกาฬโรคเป็นแบคทีเรียแกรมลบขนาดเล็กที่มีรูปร่างไม่แน่นอน จำพวก Yersinia pestis ที่อยู่ในวงศ์ Enterobacteriaceae ของสกุล Yersinia แบคทีเรียชนิดนี้มีแคปซูลเมือกและไม่สร้างสปอร์ เป็นแบคทีเรียที่ไม่ต้องการออกซิเจน สามารถย้อมด้วยสีอะนิลีนสองขั้ว (มีสีเข้มกว่าที่ขอบ) แบคทีเรียก่อโรคชนิดนี้ได้แก่ หนู มาร์มอต โกเฟอร์ ทุ่งนา และเจอร์บิล