人类是沙眼衣原体的自然宿主。它主要寄生于机体粘膜上皮细胞。猴和猩猩的眼及泌尿系可实验感染各型沙眼衣原体（包括LGV在内）。灵长类外的动物，对LGV之外的其他沙眼衣原体均无致病性。鸡胚只对大多数沙眼衣原体敏感，但禽类则对各型沙眼衣原均不敏感。小白鼠对LGV衣原体是敏感的，尤其是脑内感染，病死率可达30%.此外，大白鼠、豚鼠和家兔对LGV衣原体的敏感性幼龄高于成年。所有沙眼衣原体都能在鸡胚卵黄囊内生长繁殖，并致死鸡胚。将沙眼衣原体悬液接种6～8天胚龄卵黄囊内，置35℃温箱，一般于6～8天后死亡。医学`教育网搜集整理剖检时胚体及卵黄囊膜充血。卵黄囊膜涂片可散在衣原体，病理切片则可见卵黄囊膜细胞内包涵体。

所有沙眼衣原体均可在细胞培养中生长，现多采用McCoy或HeLa229细胞株，在接种衣原体前，以X线照射细胞，或于细胞培养中加入代谢抑制如细胞松弛素B、DEAE葡聚糖呈放线菌酮，其目的在于细胞生长代谢缓慢，以利于衣原体的寄生性生长。