Giardia intestinalis est un protozoaire flagellé qui colonise l’intestin (duodénum). Le parasite se présente sous deux formes : la forme végétative, ou trophozoïte, qui est responsable de la maladie, et la forme kystique qui est responsable de la survie dans le milieu extérieur et la contamination.
Les Giardia ont été initialement séparés en espèces selon leur hôte d'origine, mais le peu de différences morphologiques a limité leur classification en trois espèces principales :
Le génome de Giardia comporte environ 12 Mb pour 5 chromosomes avec un contenu en GC de 42 à 48%. 95% environ de ce génome a été séquencé en 2004. Les cinq chromosomes ont une taille de 1,6 à 3,8 Mb. Leur partie centrale est assez constante, mais les télomères sont variables. Le génome de Giardia lamblia a les caractéristiques des cellules eucaryotes, en particulier des chromosomes linéaires avec des séquences télomériques semblables aux autres eucaryotes (TAGGG). La chromatine se forme par association avec 5 histones (H1, H2a, H2b, H3, H4). Aucun intron n'a été décrit.
Les trophozoïtes mesurent de 10 à 20 µm de long, sont aplatis avec une extrémité antérieure large, et sont mobiles. La face dorsale est convexe, la face ventrale est concave.
Les trophozoïtes possèdent deux noyaux morphologiquement identiques.
Les deux noyaux sont situés de part et d'autre de la ligne médiane, dans la partie antérieure du parasite.
Quatre paires de flagelles sont réparties sur chaque face et assurent la mobilité :
Le kyste, de 8 à 10 µm de diamètre, est ovale avec des noyaux dans la partie antérieure et constitue la forme de résistance.
C'est la forme la plus souvent rencontrée à l'examen microscopique des selles.
La paroi épaisse (0,3 à 0,5 µm) donne un aspect de double membrane.
L'enkystement se fait après la réplication du parasite, le kyste contient donc 4 noyaux. Cet enkystement se fait dans le jéjunum, probablement sous l'action des sucs biliaires. Le processus se déroule en deux phases et est complet en 16 heures.