在奶牛生活环境中分布着各样的的微生物，大多数乳房炎是由链球菌属和大肠菌群引起的，现将乳房炎的病原菌分为以下几类介绍：
（一）传染性微生物
1、金黄色葡萄球菌
葡萄球菌属于微球菌科，葡萄球菌属，为革兰氏阳性球菌。本属细菌分布于自然界及动物的饲料及环境中，也存在人和动物的皮肤黏膜。大部分是不致病的腐生寄生菌，仅少数了引起人和动物的局部炎症感染，甚至发生败血症。能引起奶牛、羊及其他动物乳房炎的葡萄球菌有金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、猪葡萄球菌、中间葡萄球菌、腐生葡萄球菌、溶血葡萄球菌等。其中金黄色葡萄球菌是主要致病菌，其余为凝固酶阴性葡萄球菌，它们是牛体的常在菌群。
2、无乳链球菌和停乳链球菌
链球菌种类很多，广泛存在于自然界。常分布在水、乳、尘埃、动物植物的表面、呼吸道、消化道以及泌尿生殖道黏膜。由链球菌所致的奶牛传染性乳房炎，只要是无乳链球菌，该菌常通过挤乳或用具传播而引发乳房炎。停乳链球菌一般归为环境链球菌类。
3、支原体
支原体又称霉形体，是目前发现的小、简单的细胞，也是一种没有细胞壁的原核细胞。
（二）环境性微生物
环境性微生物包括环境性链球菌、凝固酶阴性葡萄球菌、肠球菌、大肠杆菌、肺炎克雷伯菌、产气肠杆菌、沙雷氏菌、变形杆菌及绿脓杆菌等。通常为非传染性的条件致病菌。
1、环境性链球菌
引起奶牛乳房炎的环境性链球菌有乳房链球菌、化脓链球菌、兽疫链球菌、牛链球菌和犬链球菌，临床上常见的主要为乳房链球菌，其他的较少见。
2、凝固酶阴性葡萄球菌
凝固酶阴性葡萄球菌是葡萄球菌属的一类细菌，由多种凝固酶反应阴性的葡萄球菌所组成，约有20余种，其中表皮葡萄球菌、腐生葡萄球菌、溶血葡萄球菌、木糖葡萄球菌、猪葡萄球菌、模仿葡萄球菌6种菌与奶牛乳房炎有关。它们是牛体的常在菌群。
3、肠球菌
肠球菌为圆形或椭圆形，呈单个、成双，有时呈短链状排列，生长在固体琼脂上的菌呈短球状，无芽孢，革兰氏染色阳性。
4、大肠埃希氏菌
大肠杆菌为无芽孢的直杆菌，大小为0.4---0.7μm×2---3μm，两端钝圆，散在或成对。大多数菌株有周生鞭毛，有些菌株还有性纤毛。除少数具有A型K抗原的菌株外。菌体两端偶尔略深染，革兰氏染色阴性。
致病性大肠杆菌具有菌毛，K抗原、内毒素，能产生外毒素、β溶血素、血管渗透因子、细胞毒素、神经毒素等，当病菌感染机体后，这些毒性因子就引起相应的病理变化，导致动物疾病。
5、革兰氏阴性肠杆菌
A、肺炎克雷伯氏菌
除大肠杆菌外，肺炎克雷伯氏菌是导致奶牛乳房炎的重要的革兰氏阴性菌。
B、产气肠杆菌
黏质沙雷氏菌和液化沙雷氏菌引起的乳房炎多呈慢性经过。
C、沙雷氏菌
黏质沙雷氏菌和液化沙雷氏菌引起的乳房炎多呈慢性经过，也可发生没有特异性症状的临床性乳房炎。
D、变形杆菌
E、志贺氏菌
志贺菌属有菌毛，能粘附于上皮细胞，引起炎症反应。所有菌株都有强烈的内毒素，A群志贺菌能产生一种引起Vero细胞病变的外毒素。
F、沙门氏菌
都柏林沙门氏菌是适应牛体的细菌，本菌和鼠伤寒沙门氏菌多因感染牛的粪便污染乳房，引起牛的亚临床型乳房炎和持续感染
6、绿脓杆菌
为条件致病菌，其致病性与该菌产生大量的内外毒素有关。
（三）其他微生物
1、化脓放线菌
可产生致死毒素和溶血毒素。
2、牛棒状杆菌
本菌可以定植在乳头皮肤和乳头管内，可以引起乳汁体细胞数中度升高，可致轻度乳房炎。
3、分支杆菌
分支杆菌多不发酵糖类，生化特性主要有烟酸试验、硝酸盐还原试验、过氧化氢酶和尿素酶试验。人型和牛型菌株能产生尿素酶。人型能还原硝酸盐，产生烟酸，牛型则不能。
4、巴氏杆菌
多杀性巴氏杆菌性奶牛乳房炎虽不多见，但所致奶牛乳房炎发病急，所有病例几乎都有全身症状和乳房局部病灶，病牛呈急性败血症。
5、布鲁氏菌
流产布鲁氏菌引起母牛流产，临床上常发生关节炎、乳房炎、淋巴结炎等。流产布鲁氏菌侵害乳房引起乳房炎，轻者无的肉眼变化，重者体温升高，乳房坚硬，皮温增高，疼痛、乳汁变质，呈黄色水样或絮状，乳量减少，甚至丧失泌乳能力。
