硝酸还原菌为革兰氏阴性菌，杆状，单极鞭毛移动，长3.0mm，宽1.3mm。菌落灰色，光滑，直径2-3mm。氧化酶和过氧化氢酶阳性。生长在0-7％的NaCl（最佳3％）和10-43UC（最佳25-30 UC）。

硝酸还原菌一般属于兼氧，电子供体为碳源，有氧时可以以氧气作为电子受体，无氧时可以以硝酸盐做电子受体。