As formas amastigotas, quando coradas pelos métodos derivados do Romanovsky, como Giemsa, Leishman ou panótico rápido, aparecem à microscopia óptica como organismos esféricos ou ovais, com um núcleo grande e arredondado que ocupa cerca de metade do corpo do parasito, um cinetoplasto em forma de bastonete corado em azul-escuro, e vacúolos geralmente não visualizados.

As promastigotas, encontradas no trato digestivo dos hospedeiros invertebrados, apresentam um flagelo curto e espesso que emerge da porção posterior do corpo do parasito, com o núcleo localizado na extremidade anterior, e o cinetoplasto posicionado próximo à região mediana do corpo, ambos apresentando variabilidade mínima em suas medidas.

Ao microscópio eletrônico de transmissão, a membrana das formas amastigotas de Leishmania exibe microtúbulos organizados irregularmente sob a membrana, além de uma invaginação na região anterior formando a bolsa flagelar, onde se localiza o flagelo que se exterioriza além do corpo do parasito.

As promastigotas metacíclicas, formas infectantes para os hospedeiros vertebrados, possuem diâmetros corporais dentro dos limites menores apresentados pelas promastigotas, e um flagelo muito longo que nunca se exterioriza, sendo observadas apenas nas porções posteriores do trato digestivo do inseto.

As formas flageladas de Leishmania, observadas na microscopia eletrônica, diferenciam-se essencialmente das formas amastigotas pelo prolongamento do flagelo que se exterioriza para além da bolsa flagelar, enquanto as estruturas de membrana, núcleo, cinetoplasto, e organelas citoplasmáticas, como o aparelho de Golgi e o retículo endoplasmático, são semelhantes entre ambas as formas.