Les champignons causant le mildiou sont de taille microscopique et font partie des Oomycètes, les champignons à oospores.
Ils produisent un mycélium filamenteux non cloisonné sur lequel se développe des fructifications portant des sporanges : des petits sacs contenant des spores asexuées ou sexuées, selon les variations du climat.
Parasites obligatoires, ils hivernent à l'intérieur des feuilles, des tiges et des fruits infectés sous forme de spores et de mycélium.
Au printemps, le mycélium se réactive et les spores sont dispersées par le vent et la pluie, causant la première infection.
Durant la saison de croissance, quand le climat est favorable, le mycélium se développe et produit des zoospores, des spores asexuées munies de flagelles pour nager. Un film d'eau sur les tissus favorise leur dispersion et leur germination.
C'est la phase la plus active, où le mildiou se multiplie rapidement et consolide l'infection de la plante.
Vers la fin de l'été, les champignons produisent des oospores, des spores sexuées résistantes, qui assurent la survie de l'espèce durant les périodes défavorables et préservent la diversité génétique.