放线菌属是一类革兰阳性、非抗酸性丝状菌，其形态特征具有多方面的特点。

在显微镜下观察，放线菌的菌体为丝状，这些菌丝细长且无隔，直径在0.5 - 0.8μm之间。菌丝可以分为基内菌丝、气生菌丝和孢子丝三种类型。基内菌丝又称营养菌丝，它生长在培养基内，主要功能是吸收营养物质。基内菌丝颜色多样，有的无色，有的可产生各种色素，使培养基呈现不同的颜色，这对于放线菌的鉴别有一定意义。

气生菌丝是由基内菌丝向空气中生长形成的，它比基内菌丝粗壮，直径约1 - 1.4μm。气生菌丝生长到一定阶段，会分化出孢子丝。孢子丝的形态十分多样，有直形、波曲形、螺旋形等不同形状。螺旋的数目、疏密程度以及螺旋的方向等在不同的放线菌中也存在差异，这些特征是放线菌分类鉴定的重要依据。

放线菌形成的菌落特征也与形态相关。其菌落一般为圆形，表面干燥、不透明，呈现出紧密的绒状或粉末状。菌落与培养基结合紧密，不易挑起。在液体培养基中，放线菌常以菌丝体的形式生长，可形成沉淀或附着在容器壁上。

此外，放线菌在生长过程中还会产生一些特殊的结构，如在感染组织中，放线菌可形成肉眼可见的黄色小颗粒，称为硫磺样颗粒。将硫磺样颗粒制成压片或组织切片，在显微镜下可见颗粒中心由分枝的菌丝交织组成，周围有放射状排列的棒状菌丝，形似菊花，这也是放线菌的一个重要形态特征，有助于临床诊断。