Возбудитель — одноклеточный микроорганизм семейства Бабезия (Babesiidae), род Пироплазма собак (Piroplasma canis). Форма — округлая, овальная, грушевидная или амебовидная. Пироплазмы собак больших размеров, чем у других видов животных (до 7 мкм).
В организме собаки пироплазмы паразитируют в красных кровяных тельцах (эритроцитах), приводя к их разрушению. В результате выделяется большое количество гемоглобина и токсичных продуктов его распада (прямой биллирубин), которые организм не успевает устранять. Это может привести к тяжелому состоянию собаки уже через несколько дней после заражения.
Жизненный цикл пироплазм протекает в двух хозяинах — в организме собаки и клеща-переносчика. На всех стадиях жизненного цикла возбудитель является паразитом, поэтому заражение животного возможно только при укусе клеща.