奴卡菌为革兰氏阳性杆菌，有细长的菌丝，菌丝末端不膨大。色素小颗粒压碎染色镜检，可见颗粒呈菊花状。抗酸染色为弱阳性，在盐酸酒精种较长时间可完全脱色，这可与结核杆菌相区别。本菌属为专性需氧菌。在普通培养基或沙氏琼脂培养基中可缓慢生长，需5～7天可见菌落大小不等，表面有皱褶，颗粒状；不同种类可产生不同色素，如橙红、粉红、黄、黄绿、紫以及其他颜色。在培养的早期菌体裂解为较多的球菌或杆菌状，分枝状菌丝较少。菌丝直径为1μm或更小。若培养时间较长，则菌丝易断裂，可见有丰富菌丝体形成。

星形诺卡菌菌落表面无白色菌丝；巴西诺卡菌菌落表面有白色菌丝生长。在液体培养基中常在表面生长形成菌膜，下部液体澄清。