Інфекційним агентом була чумна паличка Yersinia pestis, що підтвердили генетичні дослідження останків жертв пандемії; проте деякі дослідники висувають альтернативні теорії про природу чорної смерті.
Збудником є чумна паличка (лат. Yersinia pestis), відкрита у червні 1894 року французом Олександром Єрсеном та японцем Кітасато Сібасабуро. У природних осередках джерелами та резервуарами збудника інфекції є в основному гризуни — бабаки, ховрахи та піщанки, мишоподібні гризуни, а також зайцеподібні.
Активними переносниками хвороби на початку епідемії були стрільці. Вони занесли її, наприклад, у Михайлів та Печерники. У Кострому хвороба була занесена ремісниками та торговцями, які втекли до рідного міста з Москви. У Городець чуму заніс московський торговець москальними товарами.
Шляхи передачі Чума зустрічається насамперед у диких гризунів (наприклад, щури, миші, білки, лучні собачки) і передається від гризуна людині укусом зараженої блохи. Чума також може поширюватися при контактах з рідинами або тканинами інфікованої тварини.