H. influenzae est une bactérie Gram négative, pléomorphe, en forme de bâtonnet ou coccoïde, mesurant (0,2-0,3) x (0,5-2) µm. Elle est présente en frottis, seule ou par paires, et parfois sous forme de courtes chaînes ou de groupes. Sur milieu dense, elle forme de petites colonies rondes et incolores (jusqu'à 1 mm de diamètre). Les micro-organismes sont immobiles et ne produisent pas de spores, mais peuvent former des formes capsulaires, associées à des propriétés pathogènes. L'agent pathogène produit une endotoxine, dont le vecteur est considéré comme étant les polysaccharides capsulaires.