天花病毒属于痘病毒科，正痘病毒属，它是下列能引起人感染的几种痘病毒之一，包括： 天花、触染性软疣、牛痘、羊痘、猴痘、痘苗等病毒。

天花病毒可在鸡胚和组织培养中大量生产; 对外界抵抗力强，如经冷冻干燥，可以保持毒力数月或数年。天花病毒系经呼吸道和皮肤、粘膜进入人体，并易发生实验室感染，也易经气溶胶感染。重型天花病毒被列为致死性生物战剂。有人认为，虽然天花病毒可以大量生产、抵抗力强，能用气溶胶撒布，但因痘苗效果很好，天花不能算作合适的生物战剂。可是，在全世界已经消灭天花的今日，各国已不再接种牛痘，人群的易感性大大增高，这时如用天花病毒作生物战剂的可能性和有效性就会加强，因而仍必须提高警惕。

天花病毒颗粒，无论是轻型天花或重型天花，都与痘苗病毒相似，不易区分。天花病毒呈砖形(类正方形)，长300～400nm、宽170～260nm，无核衣壳，与两种对称形态(病毒一般有两种对称形态，即正方对称和螺旋对称)都不符合，因而也称“复合”病毒颗粒。它有一层外“膜”，是管状脂蛋白单位，排列不规则，包着一个核心和两个侧小体，性质尚不清楚。核心含有病毒DNA的大部或全部及蛋白质。

病毒的核酸是双股脱氧核糖核酸，病毒颗粒的内部蛋白质至少包含两种病毒特异性酶，一是依靠DNA的 RNA多聚酶，一是核甙磷氢酶。天花病毒的类脂质也是病毒一特异性的，这与有包膜的病毒不同。

天花病毒十分稳定，在天花病人的渗出物中对干燥有较强的抵抗力。病人的皮痂置室温一年仍可分离出病毒;水疱或脓疱液，在玻片上干燥后几个月仍可分离出病毒。水疱液用肉汤稀释在封闭试管中保存于4℃或-20℃下，数年仍有感染力。

天花病毒对乙醚、氯仿、去氧胆酸盐，50%甘醇、酚和一些常用消毒剂都有较高的抵抗力，但对氧化剂如高锰酸钾则较敏感。福尔马林和紫外线对它可以灭活。天花皮痂的盐水悬液在55℃下，半小时即可破坏其中病毒。在pH4.5～10下，天花病毒是稳定的。

天花病毒很容易在人胚肾、恒河猴肾、人喉癌HEp-2，幼地鼠肾BHK-21及鸡胚等细胞培养物上生长，也可在鸡胚绒毛尿囊膜(CAM)上生长。

在各种哺乳动物细胞培养物上生长时，天花病毒产生细胞病变比痘苗病毒慢，接种量小时经过5～6天才出现细胞病变。在HeLa细胞上接种10³或更小剂量的病毒，产生较小的增生性病灶，持续1～2天即行变性。接种量大时，在培养液中48～72小时病毒即可达到最高滴度。用染色法可看到胞浆内包含体。用家禽红细胞吸附试验可在出现细胞病变以前示出细胞培养物上的天花病毒。

除曾报告过猴的自然感染外，其它动物对天花病毒的易感性都很小。Herrlich等1963年在家兔、豚鼠、小牛中连续传代未获成功，在绵羊、山羊中未能产生明显损害。1965年Dumbell等曾将天花病毒在兔肾细胞培养物上传代，传代后的天花病毒可以适应于兔的皮肤，在兔皮肤上划痕，产生“痘疱”，并可连续传下去。经过几代以后从兔皮肤上收获的病毒滴度可达10⁷痘斑形成单位(PFU)/ml。但仍保持天花病毒特性，并未转变为痘苗病毒。成年小鼠经鼻腔感染只能产生很少的肺部病变，乳鼠腹腔注射含天花病毒的脓疱液，可以引起致死性感染并可用肺或其它器官悬液再感染乳鼠。

天花病毒在CAM上生长良好，产生小的灰白色痘斑

天花病毒(据Jouvnal of cell Biology)

样病变，比痘苗病毒所产生的稍小，稍凸出，不易形成坏死。但在39℃即不能产生痘斑，而痘苗病毒在40℃，某些毒株甚至在41℃时仍可产生痘斑。

轻型天花和重型天花病毒在CAM上生长的最高温度也不同; 前者在38.3℃下，多数毒株即不产生痘斑而后者在38.5℃下仍能产生痘斑。