A leptospirose é causada por bactérias do gênero Leptospira, que apresentam forma espiralada, pertencentes a família Leptospiraceae, da ordem Spirochaetales. A classificação do gênero Leptospira é objeto de divergência entre os pesquisadores.
Dois tipos de classificação coexistem, dos quais um baseado em determinantes genéticos e outro baseado em determinantes antigênicos. Ambos reconhecem espécies patogênicas e saprofíticas. O grupo classificado com base em determinantes antigênicos é subdividido em diferentes sorovares, de patogenicidade variada tanto para os animais quanto para o homem.
O grupo Leptospira interrogans sensu lato, agrupa oito espécies patogênicas para diversas espécies animais e para o homem: L. interrogans sensu stricto, L. borgpetersenii, L. santarosai, L. inadai, L. noguchii, L. weilii, L. kirshneri, L. fainii.
Nesse grupo são classificados aproximadamente 230 sorovares em 23 sorogrupos. O grupo Leptospira biflexa sensu lato agrupa espécies não patogênicas e saprófitas: L. biflexa, L. meyeri, L. wolbachii, Turneria parva e Leptonema illini.
O gênero Leptospira é bastante sensível à luz solar direta, aos desinfetantes comuns e aos anti-sépticos. O período de sobrevida das linhagens patogênicas na água pode variar segundo a temperatura, o pH, a salinidade e o grau de poluição.
Sua multiplicação é ótima em pH compreendido entre 7,2 a 7,4. Experimentalmente, já foi constatada persistência de leptospiras viáveis na água por até 180 dias. O sorovar icterohaemorrhagiae é inativado em 10 minutos à temperatura de 56o C e, em 10 segundos, à temperatura de 100oC. Sobrevive ao frio e mesmo ao congelamento por aproximadamente 100 dias a -20oC.