Las bacterias Bartonella son gramnegativas, aerobias, no móviles, y se comportan como intracelulares facultativos y de difícil cultivo. Con la excepción de B. bacilliformis que está circunscrita a ciertas regiones de la cordillera de los Andes, el resto de las especies está ampliamente distribuido por la geografía terrestre. La distribución de B. bacilliformis guarda relación con la distribución de su vector, Lutzomyia verrucarum. Otros potenciales vectores son las pulgas de los gatos (Ctenocephalides felis). En estas pulgas se ha aislado B. henselae, B. clarridgeiae, B. koehlerae y B. quintana. No obstante, y hasta la fecha, el único vector reconocido de B. quintana es el piojo corporal (Pediculus humanus corporis). En los últimos años también se ha descrito la presencia de Bartonella spp. en Ixodes ricinus, si bien queda por conocer el papel epidemiológico que tienen las garrapatas en este tipo de infecciones. Respecto a los reservorios, el gato es el reservorio natural de B. henselae y B. clarridgeiae, y los ratones campestres (p. ej., Peromyscus leucopus) de B. vinsonii, B. grahamii, B. doshiae y B. taylorii. Hasta la fecha, no existe otro reservorio conocido que el hombre, para B. quintana y B. bacilliformis. En los mamíferos, cada especie de Bartonella está adaptada a su reservorio, pudiendo producir bacteriemias persistentes debido al tropismo de este grupo de bacterias por los hematíes. En estos pueden persistir de forma asintomática largos períodos de tiempo. Esta localización se ha demostrado en hematíes de gatos (B. henselae), de alcohólicos y de vagabundos (B. quintana). Una de las características de las infecciones por Bartonella spp. es que una misma especie puede causar un amplio espectro de manifestaciones clínicas, como la enfermedad por arañazo de gato, la angiomatosis bacilar (causada por B. henselae y B. quintana), la peliosis hepática, la fiebre de las trincheras (B. quintana), la bacteriemia persistente (B. bacilliformis, B. henselae y B. quintana), la endocarditis (B. quintana, B. henselae, B. elizabethae, B. vinsonii subsp. berkhoffii y B. vinsonii subsp. arupensis), la enfermedad de Carrión, fiebre de Oroya y verruga peruana (B. bacilliformis).