Возбудители малярии относятся к типу Protozoa, классу Sporozoa, семейству Plasmodiidae, роду Plasmodium.
Малярию человека вызывают четыре вида простейших: P. vivax — возбудитель vivax-малярии; P. malariae — возбудитель четырех-дневной малярии; P. ovale — возбудитель ovale-малярии; P. falciparum — возбудитель falciparum-, или тропической, малярии.
При световой микроскопии препаратов крови с использованием окраски по Романовскому — Гимзе у малярийных плазмодиев видна оболочка, голубого цвета цитоплазма, красное ядро, пищеварительная вакуоль и на некоторых стадиях развития — золотисто-бурый пигмент, являющийся метаболитом гемоглобина.
Малярийный плазмодий проделывает сложный цикл развития в организме позвоночного животного (как то: тканевая и эритроцитарная шизогония) и в организме самки комара рода Anopheles (спорогония).
При заражении человека, которое происходит при укусе его самкой комара рода Аnopheles, в организм попадают спорозоиты. Они проникают в тканевые клетки — гепатоциты и проходят в них преэритроцитарный цикл развития. В гепатоцитах спорозоиты превращаются в тканевые шизонты, которые растут, многократно делятся и образуют большое количество тканевых мерозоитов. У разных видов малярийных плазмодиев преэритроцитарный цикл длится от 6 до 9 суток. Затем паразиты проникают в эритроциты и начинается эритроцитарная шизогония. В эритроцитах мерозоиты развиваются и из них появляются бесполые шизонты (агамонты) и половые формы (гамонты). При делении шизонтов вновь образуются мерозоиты, которые снова внедряются в эритроциты, и цикл начинается с начала. Эритроцитарная шизогония у возбудителей трехдневной и тропической малярии длится 48 ч, у четырехдневной — 72 ч.
В организме комара процесс (спорогония) начинается после попадания в него с кровью половых форм возбудителя. В желудке насекомого из мужских гамонтов образуются 4-8 жгутов — мужских гамет, которые оплодотворяют женские гаметы. Зигота принимает вытянутую подвижную форму (оокинету), которая проникает через стенку желудка комара и превращается в ооцисту. Ядро ооцисты многократно делится с образованием большого числа спорозоитов, которые распространяются по всему организму насекомого и концентрируются в слюнных железах. С этого момента и в течение 30-45 дней комары способны заражать человека. Продолжительность спорогонии зависит от температуры воздуха и составляет от 7 до 45 суток.