典型的肺炎链球菌为革兰染色阳性球菌，直径约1μm。常呈双排列。菌体成矛头状，宽端相对，尖端向外。在痰、脓液标本中可呈单个或短链状。有毒株在体内形成荚膜。普通染色时荚膜不着色，表现为菌体周围透明环。无鞭毛。不形成芽胞。菌体衰老时，或由于自溶酶（autolysin）的产生将细菌裂解后，可呈现革兰染色阴性。
本菌营养要求较高，需在含血液或血清的培养基中生长。在固体培养基上形成小圆形、隆起、表面光滑、湿润的菌落。培养初期菌落隆起呈穹窿形，随着培养时间延长，细菌产生的自溶酶裂解细菌，使菌落中央凹陷，边缘隆起成“脐状”。表面活性剂如胆汁或脱氧胆酸盐可激活自溶酶，加速菌体自溶。
兼性厌氧，C02 5-10%生长最好，且生成的菌落周围有草绿色溶血环。若于液体培养基中培养24h，呈均匀混浊，后期可因产生自溶而变得澄清。
甲型溶血性链球菌不产生自溶酶，故加入胆盐等表面活性剂不能溶解，利用此特点可鉴别甲型溶血性链球菌与肺炎链球菌。肺炎链球菌在血琼脂平板上菌落周围形成α溶血环。细菌生长的能量来源于分解葡萄糖，伴随乳酸的形成。乳酸的堆积会抑制细菌的生长，故间断性加入碱可使肺炎链球菌大量繁殖。Optochin可抑制肺炎链球菌生长。
该菌可分解多种糖类，产酸不产气。胆汁溶解试验阳性、Optochin敏感试验阳性。
大多数新分离出的肺炎链球菌可发酵菊糖，故菊糖发酵试验在鉴别肺炎球菌与甲型溶血性链球菌时有一定的参考价值。
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