在一定條件下，芽胞桿菌屬（如炭疽桿菌）及梭狀芽胞桿菌屬（如破傷風桿菌、氣性壞疽病原菌）能在菌體內形成一個折光性很強的不易著色小體，稱為內芽胞（endospore），簡稱芽胞。芽胞一般只在動物體外才能形成，并受環境影響，當營養缺乏，特別是碳源、氮源或磷酸鹽缺乏時，容易形成芽胞。不同細菌開成芽胞還需不同的條件，如炭疽桿菌須在有氧條件下才能形成芽胞。成熟的芽胞可被許多正常代謝物如丙氨酸、腺苷、葡萄糖、乳酸等激活而發芽，先是芽胞酶活化，皮質層及外殼迅速解聚，水分進入，在合適的營養和溫度條件下，芽胞的核心向外生長成繁殖體，開始發育和分裂繁殖。芽胞并非細菌的繁殖體，而是處于代謝相對靜止的休眠休態，以維持細菌生存的持久體。
    芽胞含水量少（約40%），蛋白質受熱不易變性。芽胞具有多層厚而致密的胞膜，由內向外依次為核心、內膜、芽胞壁、皮質、外膜、芽胞殼和芽胞外衣（圖2-10）。特別是芽胞殼，無通透性，有保護作用，能阻止化學品滲入。芽胞形成時能合成一些特殊的酶，這些酶較之繁殖體中的酶具有更強的耐熱性。芽胞核心和皮質層中含有大量吡啶二羧酸（dipicolinic acid,dpa）,占芽胞干重的5～15%，是芽胞所特有的成分，在細菌繁殖體和其他生物細胞中都沒有。dpa能以一種現尚不明的方式，使芽胞的酶類具有很高的穩定性。芽胞形成過程中很快合成dpa，同時也獲得耐熱性。芽胞呈圓形或橢圓形，其直徑和在菌體內的位置隨菌種而不同，例如，炭疽桿菌的芽胞為卵圓形、比菌體小，位于菌體中央；破傷風桿菌芽胞正圓形、比菌體大，位于頂端，如鼓槌狀。這種形態特點有助于細菌鑒別（圖2-11）。芽胞在自然界分布廣泛，因此要嚴防芽胞污染傷口、用具、敷料、手術器械等。芽胞的抵抗力強，對熱力、干燥、輻射、化學消毒劑等理化因素均有強大的抵抗力，用一般的方法不易將其殺死。有的芽胞可耐100℃沸水煮沸數小時。殺滅芽胞最可靠的方法是高壓蒸汽滅菌。當進行消毒滅菌時往往以芽胞是否被殺死作為判斷滅菌效果的指標。