Морфологические, культурально-биохимические особенности. С. tetani — крупная тонкая подвижная грамположительная палочка, длиной 4—8 мкм; образует спору, как правило, терминально, диаметр споры превышает диаметр вегетативной клетки, придавая форму барабанной палочки. Столбнячные споры очень стойкие, выдерживают длительное кипячение. Палочки со спорами не подвижны. Капсуле не синтезируют.
С. tetani — строгий анаэроб, оптимальная температура роста +37 °С, рН среды 7,4—7,9. Рост проявляется равномерным помутнением жидкой среды Китта-Тароцци с последующим ее просветлением за счет осаждения микробной массы на дно пробирки (3—4 дня) в виде рыхлого осадка. Висмут сульфит-агар (и мозговая среда) при росте С. tetani чернеет. На глюкозно-кровяном агаре растет в виде небольших колоний с неровными краями, нежные беловато-серые колонии в виде капелек росы. Зона гемолиза проявляется не у всех штаммов.
В процессе роста на питательных средах происходит ферментация белков (протеолиз) с образованием газообразных продуктов с неприятным запахом. Медленно разжижает желатину. Углеводы почти не ферментирует, молоко не свертывает. Образует сероводород, аммиак, индол. Встречаются штаммы, слабо ферментирующие глюкозу, мальтозу, сахарозу.
Токсин в организме животного распространяется по осевым цилиндрам нерва или по экто- и эндоневральным лимфатическим путям. Иммунитет при столбняке — антитоксический.