固氮菌属属于好氧或兼性厌氧非发酵革兰氏阴性杆菌。

大的椭圆细胞，直径为1.5～2.0μm，从杆状到类球状的多形态。单个、成对或不规则的堆状，有时有长度不等的链状。不形成芽孢，但有胞囊。革兰氏染色阴性。以周生鞭毛运动或不运动。好氧但能在低氧压下生长。所有种的一些菌株产生水溶性和非水溶性色素。化能异养菌。能利用糖、醇和有机酸及其盐类。固氮；每消耗lg碳水化合物（通常葡萄糖）至少可非共生固氮10mg。钼为固氮作用的必需因子，但可被钒部分代替，不解朊。可利用硝酸盐和氨盐（一个种除外）和一些氨基酸作为氮源，接触酶阳性。在有结合氮时，最适pH4.8～8.5；生长和固氮的最适pH7.0～7.5.出现在土壤和水；一个种与植物根有关。该属有6个种，它们的鉴定表特征列于表4-7，在好氧条件下可固氮的属包括固氮菌属、拜叶林克氏菌属、氮单胞菌属和德克斯菌属，它们的鉴别特征列于表4-8.