Lyme-borreliose wordt veroorzaakt door de bacterie Borrelia burgdorferi. Hoewel de ziekteverschijnselen al in het begin van de vorige eeuw in Europa zijn beschreven, werd Borrelia burgdorferi pas in 1982 ontdekt. Inmiddels is het duidelijk, dat er diverse varianten van deze bacterie bestaan, die zeer waarschijnlijk verschillende ziekteverschijnselen veroorzaken. De microbiologie van Borrelia species is zeer complex en de kennis op dit gebied vertoont nog vele lacunes. Uit recent onderzoek is gebleken dat Bb op diverse manieren, o.a. door cystenvorming, in staat is zich te ontrekken aan de invloed van het immuunsysteem en de werking van de meest gebruikte antibiotica.
Epidemiologische gegevens zijn waarschijnlijk onbetrouwbaar door onderrapportage en onderdiagnostiek. De beschikbare gegevens wijzen op een mogelijke toename van de infectie in Nederland. (Hierover bestaat geen consensus).

Borrelia burgdorferi wordt in Nederland overgebracht door de teek Ixodes ricinus. Daarnaast is aangetoond dat de ziekte van de moeder aan het ongeboren kind kan worden overgedragen.
Andere besmettingswegen zoals andere stekende insecten, bloedtransfusies, seksueel contact worden door sommigen vermoed, maar deze besmettingswegen zijn (nog) niet wetenschapelijk aangetoond.