棉花黄萎病的病原属界、半知菌类，菌丝体刚开始的时候是白色的，后来随着病情的发展形成近球形、长条形或不规则形的微菌核。
Verticilliumdahliakleb.称大丽花轮枝菌，属界、半知菌类（无性菌类）、丝孢目、暗丛梗孢科、轮枝孢属。菌丝体初白色，后许多厚壁细胞组成黑色的近球形、长条形或不规则形的 微菌核，大小50～200μm×15～50μm。分生孢子梗轮状枝1～4层，每层3～4个分枝，全长110～130μm。分生孢子单胞无色，椭圆形或长椭圆形，大小2.3～9.1μm×1.5～3.0μm
Verticilliumalbo—atrumReinkeetBerth.称黑白轮枝菌，属界、半知菌类（无性菌类）、丝孢目、暗丛梗孢科、轮枝孢属。菌丝体开始白色，后形成粗而壁厚、分隔较密的暗褐色休眠 菌丝，并可集结成暗色菌素。分生孢子梗轮状枝2～4层，偶有7～8层，每层1～7个分枝，多为3～5枝，长100～300μm或更长。分生孢子单胞无色，卵园形或长椭园形，大小3～10μm×2.5～5μm。
据陆家云等先生研究，大丽花轮枝孢Verticillium dahliakleb.为我国棉花黄萎病的优势种。到目前为止，我国尚未在棉花上分离到黑白轮枝孢（Verticilliumalbo—atrumReinkeetBerth） 菌种。