Возбудитель — Clostridium tetani семейства Bacillaceae — крупная палочка с закругленными концами, подвижная, анаэроб, грамположительная. На одном конце палочки располагается округлая спора, придающая клостридии вид барабанной палочки. Споры устойчивы во внешней среде. Могут сохраняться годами в почве, испражнениях. В анаэробных условиях споры превращаются в вегетативные формы, которые выделяют экзотоксин. Экзотоксин обладает нейротоксическими и гемолизирующими свойствами, по силе действия занимает второе место после ботулинического токсина. Токсин быстро разрушается под воздействием нагревания, ультрафиолетового излучения, щелочей.
Различают групповой соматический О-антиген и типоспецифический жгутиковый Н-антиген, по которому выделяют 10 сероваров.