芝麻枯萎病病原为
尖孢镰孢芝麻专化型（学名：Fusarium oxysporum f. sp. sesami (Zaprometoff) Castellani），属
半知菌亚门真菌。
分生孢子有大型和小型两种：
大型分生孢子镰刀形，稍弯，无色透明，顶端细胞圆锥形，足胞明显，一般2-5个分隔，多数有3个分隔，大小一般为（18-47）微米×（3.5-5）微米；小型分生孢子椭圆形或卵圆形，无色，透明，多数单细胞，少数双细胞，单细胞的孢子大小为（6-13）微米×（3-6）微米，双细胞孢子大小为（6-21）微米×（4-6）微米。
厚垣孢子球形或近球形，顶生或间生，多数单细胞，少数双细胞。
芝麻在各生育期均可感病，但以成株期发病为重。苗期染病，病苗出现猝倒或枯死，症状似芝麻猝倒病。成株期发病，成株期病株叶片自下而上变黄萎蔫，叶缘内卷，逐渐变褐干枯。严重病株茎基部呈红褐色，根部褐色，全株枯死。感病较轻或较迟的植株，主要为半边根系和相应的茎秆一侧出现红褐色干枯条斑，受病一侧的叶片变黄，萎蔫枯死。湿度大时，病部出现一层粉红色黏质粉状物，即病原菌的分生孢子梗和分生孢子。剖开病茎，可见病部木质部维管束褐色。发病株蒴果较小，早熟易裂，种子瘦瘪。
芝麻枯萎病在中国以外分布于美国、哥伦比亚、秘鲁、委内瑞拉、希腊、俄罗斯、朝鲜、日本、巴基斯坦、印度、以色列、土耳其、埃及等国；在美国和委内瑞拉曾一度流行。在中国主要分布于河南、湖北、江西、河北、山西、内蒙古、陕西、新疆、吉林等省（自治区），其他地区也有零星发生；在河南、湖北、江西等省发病较重。
病菌以
菌丝潜伏在种子内或随病残体在土壤中越冬，在土壤中可存活数年。翌年条件适宜时，从根毛、根尖和根部伤口侵入幼苗根部。病菌侵入后，进入导管，沿着导管向上蔓延至茎、叶蒴果和种子。播种带菌种子，也可引起幼苗发病。芝麻收获后，病菌又在土壤、病残株和种子内外越冬，成为翌年的初侵染源。田间操作以及虫害造成伤口，病菌易于侵入。
茬口是影响苗期芝麻枯萎病发生的主要因素，连作地苗期枯萎病发生较重。气候因素则是影响成株期芝麻枯萎病发生的主要因素之一，在降雨量大、连续阴天、湿度大的气候条件下枯萎病会迅速发生并蔓延。另外，品种间抗病性也有差异。