Proteus-Arten fermentieren in der Regel keine Laktose, haben sich aber je nach Art in einem Dreifachzucker-Eisen (TSI)-Test als fähige Glukosefermenter erwiesen. Da sie zur Ordnung Enterobacterales gehört, werden allgemeine Charakteristika auf diese Gattung angewendet. Sie ist oxidase-negativ, aber katalase- und nitrat-positiv. Zu den spezifischen Tests gehören positive Urease- (der grundlegende Test zur Unterscheidung von Proteus und Salmonella) und Phenylalanin-Deaminase-Tests.

Auf Speziesebene gilt der Indol-Test als zuverlässig, da er für P. vulgaris positiv, für P. mirabilis jedoch negativ ist. Die meisten Stämme produzieren ein starkes Urease-Enzym, das Harnstoff schnell zu Ammoniak und Kohlenmonoxid hydrolysiert; Ausnahmen sind einige Providencia-Stämme. Die Arten können beweglich sein und haben charakteristische „Schwarmverhalten“. Diesem Verhalten liegen die somatischen O- und flagellaren H-Antigene zugrunde, die nach der Kauffman-White-Klassifikation so benannt wurden. Dieses System basiert auf historischen Beobachtungen von Edmund Weil (1879-1922) und Arthur Felix (1887-1956) eines dünnen Oberflächenfilms, der von auf Agar gezüchteten, flagellierten Proteus-Stämmen erzeugt wurde, ein Film, der dem Nebel ähnelte, der von Atem auf einem Glas erzeugt wird. Flagellierte (schwärmende, bewegliche) Varianten wurden daher als H-Formen (Hauch) bezeichnet; nicht-flagellierte (nicht schwärmende, nicht bewegliche) Varianten, die als isolierte Kolonien wachsen und denen der Oberflächenfilm fehlt, wurden als O-Formen (ohne Hauch) bezeichnet.

Das Zellwand-O-Antigen bestimmter Proteus-Stämme, wie z. B. OX-2, OX-19, OX-k, kreuzt mit mehreren Rickettsienarten. Diese Antigene können im Labor verwendet werden, um das Vorhandensein von Antikörpern gegen bestimmte Rickettsia-Spezies im Serum von Patienten nachzuweisen. Dieser Test wird nach seinen Urhebern Weil-Felix-Reaktion genannt.