大肠埃希氏菌通常称为大肠杆菌，是埃尔利希在1885年发现的，在相当长的一段时间内，它们一直被当作正常肠道菌群的组成部分，被认为是非致病菌。直到20世纪中叶，人们才认识到一些特殊血清型的大肠杆菌对人和动物有病原性，尤其是对婴儿和幼畜（禽），常引起严重腹泻和败血症。根据不同的生物学特性，致病性大肠杆菌可分为5类：致病性大肠杆菌、肠产毒性大肠杆菌、肠侵袭性大肠杆菌、肠出血性大肠杆菌和肠黏附性大肠杆菌。
大肠杆菌中的革兰氏阴性短杆菌，平均长度是2μm。1500个杆菌头尾相接，只有一粒芝麻那么长。它们的宽是0.5μm，60～80个杆菌肩排列只有一根头发那么粗。至于杆菌的体重则更小，每毫克有10亿～100亿个，像一粒苋菜籽的重量，竟可包含与目前地球上人口总数相等的44亿个杆菌。它们的这些特点特别有利于它们和周围环境进行物质、能量、信息的交换，也意味着这些微生物必然有着一个巨大的营养吸收、代谢废物排泄和环境信息接受面。这一特点也是微生物与一切大型生物相区别的关键所在。微生物的其他很多属性都和这一特点密切相关。
大肠杆菌周身都有鞭毛，能运动，无芽孢。能发酵多种糖类产酸、产气，是人和动物肠道中的正常栖居菌，婴儿出生后即随哺乳进入肠道，与人终身相伴，其代谢活动能抑制肠道内分解蛋白质的微生物生长，减少蛋白质分解产物对人体的危害，还能合成维生素B和维生素K，以及有杀菌作用的大肠杆菌素，正常栖居条件下不致病。在肠道中大量繁殖，几乎占粪便干重的1/3.兼性厌氧菌。在环境卫生不良的情况下，常随粪便散布在周围环境中。若在水和食品中检出此菌，可认为是被粪便污染的指标，从而可能有肠道病原菌的存在。因此，大肠菌群数常作为饮水、食物或药物的卫生学标准之一。大肠杆菌的抗原成分复杂，可分为菌体抗原、鞭毛抗原和表面抗原，后者有抗机体吞噬和抗补体的能力。根据菌体抗原的不同，可将大肠杆菌分为150多型，其中有16个血清型为致病性大肠杆菌，常引起流行性婴儿腹泻和成人肋膜炎。
大肠杆菌作为外源基因表达的宿主，遗传背景清楚，技术操作简单，培养条件简单，大规模发酵经济，备受遗传工程专家的重视。目前它是应用最广泛、最成功的表达体系，常被作为高效表达的首选体系。