炭疽杆菌是一种革兰氏阴性杆菌，具有不活性的芽孢形态。该菌是一种嗜热菌，最适生长温度为30-37℃，不耐寒。炭疽杆菌菌落呈灰白色，边缘呈波浪状，表面光滑而有光泽。在培养基上形成一定数量后，炭疽杆菌菌落上会有黑色色素沉淀，在阳光下呈现金黄色。
炭疽杆菌可以产生多种外生多聚物，如黏多糖、胞外聚合物、溶菌素等。其中黏多糖是其重要的致病因素之一，在菌体表面形成黏附层，使其能够黏附在菠菜叶片表面并引起感染。此外，炭疽杆菌还可以产生外毒素，破坏菠菜细胞壁，在菠菜叶片上形成坏疽病斑。
在炭疽病的病程中，炭疽杆菌会先侵入菠菜叶片表皮细胞内，然后在细胞内繁殖。接着，炭疽杆菌会扩散到相邻的细胞，形成病斑。病斑起初为浅黄色小点，逐渐扩大并变为深棕色或黑色。病斑周围可见黄色晕圈，与健康组织形成鲜明的对比。患病的菠菜叶片会逐渐干枯，萎缩，并最终脱落。