H. influenzae è costituito da cellule gram-negative pleomorfe a forma di bastoncello o coccoidi, di dimensioni (0,2-0,3) x (0,5-2) µm. Si trovano negli strisci singolarmente o in coppia, e talvolta sotto forma di corte catene e gruppi. Su terreni densi formano piccole colonie rotonde e incolori (fino a 1 mm di diametro). I microrganismi sono immobili, non formano spore, ma è possibile la formazione di forme capsulari, a cui sono associate proprietà patogene. Il patogeno produce endotossina, il cui vettore è considerato un polisaccaride capsulare.