氮单胞菌属属于好氧或兼性厌氧非发酵革兰氏阴性杆菌。

细胞直径2.0μm，长度不同，形状由杆状、椭圆到类球状。单个成对或成堆出现，常有多形态。革兰氏染色通常为阴性，有时可变。不形成芽抱和胞囊。以周生鞭毛或极生鞭毛运动。好氧，但能在低氧压下生长。几乎所有菌株产生水溶性或荧光色素。化能异养菌。能利用糖、醇和有机酸和盐类生长。固氮，通常非共生固氮；每消耗1g碳水化合物（通常葡萄糖）至少可固氮10mg。铝为固氮作用的必需因子。不解酪素，但能利用氨盐和一些氨基酸作为氮源。接触酶阳性。固氮的最适 pH 接近中性，但有些菌株能在pH4.6-4.8时固氮。出现在土壤和水中。该属有3个种，它们的鉴别特征列千表4-10。相近属的鉴别见表4-8。

模式种：敏捷氮单胞菌(Azomonasagilis)。