Многочисленными исследованиями установлено, что к заражению возбудителями туляремии восприимчивы около 40 видов грызунов, многие виды диких животных, а также домашние животные (овцы, крупный рогатый скот, верблюды, лошади, свиньи).
Однако степень восприимчивости и чувствительности к туляремийной инфекции у разных видов животных и их значение как источников инфекции далеко не одинаковы.
Основными носителями возбудителей туляремии, обеспечивающими их существование и циркуляцию в природе, являются наиболее восприимчивые и чувствительные к заражению такие виды грызунов, как водяные крысы, полевки, степные пеструшки, домовые мыши, частично ондатры и зайцы. В организме этих грызунов возбудители туляремии размножаются чрезвычайно быстро, и уже в первые сутки после заражения инфекционный процесс принимает генерализованную форму с массивным обсеменением внутренних органов, септицемией и интенсивным выделением возбудителей во внешнюю среду с мочой и испражнениями. В период нахождения микробов в крови их выход из организма и дальнейшая циркуляция в природе обеспечиваются кровососущими переносчиками. Трупы погибших грызунов продолжают интенсивно инфицировать внешнюю среду — почву, воду, солому, зерно, корнеплоды и др.
Другие виды грызунов, например, суслики, белки, бурундуки, крысы, полевые мыши, при той же степени восприимчивости обладают пониженной чувствительностью к туляремии.
Инфекционный процесс у этих грызунов протекает с незначительным обсеменением внутренних органов, без интенсивного поступления возбудителей в кровь. Если у грызунов, являющихся основными паразитоносителями, в период бактериемии в 1 мл крови уже на 3—4-й день заболевания обнаруживается более 10 млн. микробных тел, а к концу болезни число их увеличивается до 100 млрд., то у этих грызунов в 1 мл крови содержится всего лишь около 100 микробных тел. Поэтому выделение возбудителей во внешнюю среду и возможность их передачи через кровососущих членистоногих крайне ограничены, что дает основание рассматривать данную группу грызунов как побочных носителей возбудителя, которые имеют второстепенное значение в распространении туляремии.
Дикие (ласки, хори, горностаи, лисицы), а также домашние животные (собаки, кошки и все виды сельскохозяйственных животных) маловосприимчивы и малочувствительны к заражению туляремией. Инфекционный процесс у них протекает в легкой, нередко бессимптомной форме, как правило, без бактериемии и без выделения возбудителей во внешнюю среду. Как источники инфекции эти виды животных не имеют существенного эпизоотологического и эпидемиологического значения.
Инфекционный процесс у человека характеризуется незначительным обсеменением органов и тканей, а иногда ограничивается локализацией возбудителей в лимфатических узлах. Известны лишь единичные случаи, когда некоторым исследователям удавалось выделить культуры возбудителя из мочи и мокроты больных туляремией. По-видимому, даже тогда, когда возбудители туляремии обнаруживаются в моче или мокроте больного, их концентрация настолько незначительна, что больной туляремией человек ее представляет опасности для окружающих.