Xạ khuẩn là một nhóm vi khuẩn phân bô' rộng và đóng vai trò quan trọng trong tự nhiên. Trung bình trong mỗi gam đất nói chung thường có trên 1 triệu mầm xạ khuẩn [16]. Phẩn lớn xạ khuẩn là các tế bào gram dương, có tỷ lệ G+C cao (>70%), hiếu khí, hoại sinh, có cấu tạo dạng sợi phân nhánh (khuẩn ty). 60 - 70% xạ khuẩn phân lập từ đất có khả năng sinh chất kháng sinh. Trong sô' 8000 chất kháng sinh hiện biết trên thế giới thì có trên 80% là do xạ khuẩn sinh ra [17].
Xạ khuẩn thuộc nhóm dị dưỡng, phần lớn ưa khí, ưa ẩm, phát triển tốt ở mòi trường trang tính hoặc hơi kiểm. Mặc dẩu thuộc vi khuẩn nhưng xạ khuẩn có cấu tạo hệ sợi như vi nấm, tiết diện của sợi có kích thước tương tự vi khuẩn. Thành tế bào không chứa xenluloza hay kitin, tế bào phân chia theo kiểu phân bào vô ty. Khuẩn lạc xạ khuẩn thường có dạng thô ráp, dạng phấn, không trong suốt, có các nếp tỏa ra theo hình phóng xạ. Khuẩn lạc có nhiều màu sắc khác nhau như : đỏ, da cam, vàng, xám, trắng... Các loài xạ khuẩn có thể tạo ra các sắc tô' hoà tan trong môi trường nuôi cấy.
Hộ sợi của xạ khuẩn gồm khuẩn ty cơ chất và khuẩn ty khí sinh. Khuẩn ty cơ chất cắm sâu vào môi trường để lấy nước và thức ãn. Khuẩn ty cơ chất phát triển một thời gian thì dài ra trong không khí hình thành những khuẩn ty khí sinh. Sau một thời gian phát triển trên đỉnh khuẩn ty khí sinh sẽ xuất hiện các cuống sinh bào tử. Cuống sinh bào tử có nhiều hình dạng khác nhau: thẳng, lượn sóng, xoắn, móc... Bào tử xạ khuẩn có dạng hình trụ, hình cầu. hình que, hình elip, bề mặt của bào tử xạ khuẩn có dạng trơn nhẵn, xù xì, có vảy, có gai, có lông [18]. Các đặc điểm về cuống sinh bào tử, hình dạng và kích thước của bào tử đóng vai trò quan trọng trong việc định tên xạ khuẩn.