Bakterie układają się zazwyczaj w pary, a kolonie mogą przyjmować obraz łańcuszków różnej długości.
Drobnoustrój nie wytwarza przetrwalników, ale posiada otoczkę zarówno podczas infekcji w organizmie, jak i na podłożach hodowlanych. Szczepy przechodzą w formy bezotoczkowe (forma R) w niesprzyjających warunkach, jednak po przeniesieniu do sprzyjającego środowiska ponownie wytwarzają otoczkę (forma S). Opisywane są również formy przejściowe – RS, SR.
Bakterie, które utraciły zdolność tworzenia otoczki, mogą ją nabyć od innych szczepów na zasadzie transdukcji. Szczepy bezotoczkowe nie są patogenne.
Pneumokoki nie mają rzęsek, nie wykazują więc zdolności ruchu na podłożach hodowlanych.
Ze względu na antygeny obecne w otoczce wyróżnia się około 80 typów serologicznych. Antygeny otoczkowe składają się m.in. z kwasu glukuronowego, glukozy, ramnozy, aminocukrów, a wprowadzone do organizmu są w stanie go immunizować. Ze względu na brak odpowiedniego wielocukru C S. pneumoniae nie mogą być klasyfikowane według podziału Lancefield.
Profil biochemiczny Podobnie jak reszta bakterii w tej rodzinie, dwoinka zapalenia płuc nie wytwarza katalazy.