莱姆病的病原体在1982年由Burgdorferi和Barbour等首先证实是一种新种疏螺旋体，称为伯氏包柔螺旋体 (B.Burgdorferi)，简称伯氏疏螺旋体。伯氏疏螺旋体是一种单细胞疏松盘绕的左旋螺旋体，长10～40μm宽0.2～0.3μm有3～7个疏松和不规则的螺旋，两端稍尖，是包柔螺旋体属中菌体最长而直径最窄的一种。运动活泼可有扭转、翻滚、抖动等多种方式。革兰染色阴性，吉姆萨或瑞氏染色呈淡红的蓝色，Eosin Thiazin染色呈青紫色到浅紫色，镀银染色能使螺旋体着色良好。电镜下可见外膜和鞭毛(7～12根不等)，鞭毛位于外膜与原生质之间，故又称内鞭毛 (endoflagellum)，与运动有关。

在微需氧条件下30～34℃在BSK-Ⅱ(Barbour Stoenner Killy-Ⅱ)培养基中生长良好，生长缓慢，一般需2～5周才可在暗视野显微镜下查到。该螺旋体有鞭毛与外膜两种抗原性蛋白：①鞭毛蛋白 (flagellin)分子量为41×103，编码基因于染色体上具有很强的抗原性和免疫原性，最早致机体产生特异性IgM抗体，其高峰滴度常在感染后 6～8周，以后下降;②外膜由脂蛋白微粒组成，具有抗原性的外膜表面蛋白有OspA(outer surface protein A，分子量为31×103～32×103)，OspB(分子量为34×103～36×103)及OspC(体外培养不表达，分子量为21×103)，可使机体产生特异性IgG和Iga抗体，从感染后2～3个月开始，滴度逐渐增加并可保持多年。外膜蛋白在疾病过程中可发生抗原性变异。