细胞形态呈椭圆或球形，类似球菌，直径在0.5至1.25微米之间，通常成对出现，偶尔单独存在或形成短链。每对细胞的远端倾向于尖锐或矛头状。初次分离时，有荚膜。在实验室培养基中持续生长会促进链的形成。年轻细胞的革兰阳性反应可能会随着培养时间增长而消失，随后染色表现为革兰阴性。在需氧条件下于血琼脂上培养时表现出强烈的α-溶血作用。厌氧培养则因肺炎球菌溶素O（与链球菌溶素O相同）的活性导致β-溶血。向培养基中添加血液、血清或腹水能显著促进生长，尤其是在初次分离时。由于大量合成荚膜多糖，形成的菌落为粘液状。光滑菌落光泽且呈圆顶形，反映出荚膜多糖减少。粗糙菌落很少见，外观呈皱纹状，类似菌丝。幽灵菌落是粘液状菌落早期快速部分自溶的结果，这可以通过增加CO2压力下培养来抑制。过氧化氢酶阴性。新陈代谢方式为发酵型，主要产生低水平的乳酸。在葡萄糖肉汤中的最终pH约为5.0。需氧条件下还会积累大量过氧化氢以及乙酸和甲酸。从葡萄糖、半乳糖、果糖、蔗糖、乳糖、麦芽糖、棉子糖、糖原、海藻糖、菊粉中产酸。菌株常发酵N-乙酰葡糖胺和水杨苷。甘油（需氧培养）、木糖、阿拉伯糖和赤藓醇缓慢产酸。某些菌株可能发酵甘露醇。不从扁桃苷、熊果苷、核糖、塔格糖、杜松醇或山梨醇产酸。菌株产生α-半乳糖苷酶、β-半乳糖苷酶、甘氨酰色氨酸芳基酰胺酶、α-葡萄糖苷酶、N-乙酰-β-半乳糖胺酶、唾液酸酶（神经氨酸酶）和透明质酸酶。少数菌株产生亮氨酸芳基酰胺酶、吡咯烷酮芳基酰胺酶、α-岩藻糖苷酶、β-岩藻糖苷酶和β-葡萄糖苷酶。菌株不产生碱性磷酸酶、尿素酶或β-葡萄糖醛酸酶。产生过氧化氢。不产生乙酰丁醇（Voges-Proskauer反应）。关于七叶苷和精氨酸水解的报道在文献中有差异，多数文献将七叶苷水解列为可变特性，而精氨酸水解列为阳性特性。这些测试在手册前一版中分别标记为精氨酸“+”和七叶苷“d”。肺炎球菌在约1:400浓度的盐酸乙基羟基铜（optochin）下被抑制；这种敏感性测试和胆汁溶解性测试可用于区分肺炎球菌与其他链球菌（Bowers和Jeffries，1955）。细胞壁肽聚糖模式为Lys–Ala2（Ser）。细胞壁多糖的主要成分是葡萄糖、N-乙酰半乳糖胺和核糖醇，含有微量的半乳糖。当生长停止，由于饥饿或洗涤剂或青霉素处理，与脂质基团（即Forssman抗原）相连的C-多糖上的自溶酶释放，会导致细胞自溶。肺炎球菌在人类中的感染临床表现多样，包括肺炎、脑膜炎、中耳炎，以及较少见的情况如脓肿、结膜炎、心包炎和关节炎。在动物中，肺炎球菌偶尔会引起牛、羊和山羊的乳腺炎和败血症，以及猴子的呼吸道感染。从患病人类的上呼吸道、炎症渗出物及各种体液中，以及极少数情况下家养动物中分离到菌株。人类的正常栖息地是鼻咽部，估计任何时候有多达60%的人群被定植（Austrian，1986）。模式菌株：SV 1，ATCC 33400，CCUG 28588，CIP 102911，DSM 20566，LMG 14545，NCTC 7465。