La leptospirosi è causata da batteri a forma di spirale chiamati spirochete, in particolare leptospire, che entrano nel corpo di un animale attraverso le membrane mucose in aree come le narici, le labbra, gli occhi, la trachea, lo stomaco, i genitali o l'ano, oppure attraverso la pelle lesionata. Oltre ai mammiferi (cavalli, esseri umani, scoiattoli, arvicole e molti altri), anfibi (come le rane) e rettili (inclusi i serpenti) possono infettarsi e trasmettere i batteri responsabili della malattia. Nei cavalli, i puledri possono infettarsi in utero. Le leptospire vivono e si moltiplicano più comunemente nei tubuli renali (dove si raccoglie l'urina nei reni) degli ospiti serbatoio o portatori come roditori, fauna selvatica e animali domestici. Oltre a diffondersi tramite l'urina, le leptospire possono essere trasmesse tramite sangue o tessuti infetti o per schizzi di urina infetta negli occhi o nella bocca. Quando un ospite serbatoio infetto urina, le leptospire escono dal suo corpo con l'urina e contaminano il terreno e/o l'acqua circostante. Infatti, l'esposizione ad acqua stagnante, come stagni o acque di alluvione, è il fattore di rischio più grande per l'infezione da leptospirosi. Occasionalmente, spiega Carter, gli animali (cavalli, bestiame, ecc.) inalano leptospire, le ingeriscono con il cibo o le trasmettono tramite ferite o morsi.