Czynnikiem wywołującym dżumę jest gram-ujemna, mała, polimorficzna, nieruchoma pałeczka Yersinia pestis z rodziny Enterobacteriaceae z rodzaju Yersinia. Posiada śluzową otoczkę i nie tworzy zarodników. Jest fakultatywnym beztlenowcem. Jest barwiony dwubiegunowymi barwnikami anilinowymi (bardziej intensywnie na krawędziach). Istnieją odmiany bakterii dżumy: szczurza, świstaka, gofera, polna i myszoskoczka.