基本形態
(1)球菌：按其排列方式又可分爲單球菌、雙球菌、四聯球菌、八疊球菌，葡萄球菌和鏈球菌。
(2)桿菌：細胞形態較複雜，有短桿狀、棒桿狀、梭狀、月亮狀、分枝狀。
(3)螺旋狀：可分爲弧菌(螺旋不滿一環)和螺菌(螺旋滿2~6環，小的堅硬的螺旋狀細菌)。此外，人們還發現星狀和方形細菌。
細胞大小
測量細菌大小的單位是微米，球菌直徑一般爲0.5~1微米，桿菌直徑與球菌相似。
細胞壁
細胞壁厚度因細菌不同而異，一般爲15-30nm。主要成分是肽聚糖，由N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸構成雙糖單元，以β-1,4糖苷鍵連接成大分子。N-乙酰胞壁酸分子上有四肽側鏈，相鄰聚糖纖維之間的短肽通過肽橋(革蘭氏陽性菌)或肽鍵(革蘭氏陰性菌)橋接起來，形成了肽聚糖片層，像膠合板一樣，粘合成多層。
細菌結構圖
肽聚糖中的多糖鏈在各物種中都一樣，而橫向短肽鏈卻有種間差異。革蘭氏陽性菌細胞壁厚約20～80nm，有15-50層肽聚糖片層，每層厚1nm，含20-40%的磷壁酸(teichoicacid)，有的還具有少量蛋白質。革蘭氏陰性菌細胞壁厚約10nm，僅2-3層肽聚糖，其他成分較爲複雜，由外向內依次爲脂多糖、細菌外膜和脂蛋白。此外，外膜與細胞之間還有間隙。
肽聚糖是革蘭氏陽性菌細胞壁的主要成分，凡能破壞肽聚糖結構或抑制其合成的物質，都有抑菌或殺菌作用。如溶菌酶是N-乙酰胞壁酸酶，青黴素抑制轉肽酶的活性，抑制肽橋形成。
細菌細胞壁的功能包括：①保持細胞外形，提高機械強度;②抑制機械和滲透損傷(革蘭氏陽性菌的細胞壁能耐受20kg/cm2的壓力);③介導細胞間相互作用(侵入宿主)④;防止大分子入侵;⑤協助細胞運動和生長，分裂和鞭毛運動。⑥賦予細菌特定的抗原性以及對抗生素和噬菌體的敏感性。
其中還有一些缺壁細菌，分爲四類：①L型細菌，是指某些在實驗室或宿主體內，通過自發突變，形成細胞壁缺陷的變異菌株;②原生質體，是指在人爲條件下(用溶菌酶或青黴素)處理革蘭氏陽性細菌，獲得的無壁細胞;③球狀體，是指在人爲條件下，處理革蘭氏陰性菌，獲得的殘留部分細胞壁的細胞;④支原體，是指在進化過程中獲得的無壁的原核微生物。
細胞膜
是典型的單位膜結構，厚約8~10nm，外側緊貼細胞壁，某些革蘭氏陰性菌還具有細胞外膜。通常不形成內膜系統，除核糖體外，沒有其它類似真核細胞的細胞器，呼吸和光合作用的電子傳遞鏈位於細胞膜上。某些行光合作用的原核生物(藍細菌和紫細菌)，質膜內褶形成結合有色素的內膜，與捕光反應有關。某些革蘭氏陽性細菌質膜內褶形成小管狀結構，稱爲中膜體(mesosome)或間體，中膜體擴大了細胞膜的表面積，提高了代謝效率，有擬線粒體(Chondroid)之稱，此外還可能與DNA的複製有關。
細胞質與核質體
細菌和其它原核生物一樣，只有擬核，沒有核膜，DNA集中在細胞質中的低電子密度區，稱核區或核質體(nuclearbody)。細菌一般具有1-4個核質體，多的可達20餘個。核質體是環狀的雙鏈DNA分子，所含的遺傳信息量可編碼2000～3000種蛋白質，空間構建十分精簡，沒有內含子。由於沒有核膜，因此DNA的複製、RNA的轉錄與蛋白質的合成可同時進行，而不像真核細胞那樣這些生化反應在時間和空間上是嚴格分隔開來的。
每個細菌細胞約含5000～50000個核糖體，部分附着在細胞膜內側，大部分遊離於細胞質中。細菌核糖體的沉降係數爲70S，由大亞單位(50S)與小亞單位(30S)組成，大亞單位含有23SrRNA，5SrRNA與30多種蛋白質，小亞單位含有16SrRNA與20多種蛋白質。30S的小亞單位對四環素與鏈黴素很敏感，50S的大亞單位對紅黴素與氯黴素很敏感。
細菌核區DNA以外的，可進行自主複製的遺傳因子，稱爲質粒(plasmid)。質粒是裸露的環狀雙鏈DNA分子，所含遺傳信息量爲2~200個基因，能進行自我複製，有時能整合到核DNA中去。質粒DNA在遺傳工程研究中很重要，常用作基因重組與基因轉移的載體。
胞質顆粒是細胞質中的顆粒，起暫時貯存營養物質的.作用，包括多糖、脂類、多磷酸鹽等。
其他結構
許多細菌的最外表還覆蓋着一層多糖類物質，邊界明顯的稱爲莢膜(capsule)，如肺炎球菌，邊界不明顯的稱爲粘液層(slimelayer)，如葡萄球菌。莢膜對細菌的生存具有重要意義，細菌不僅可利用莢膜抵禦不良環境;保護自身不受白細胞吞噬;而且能有選擇地粘附到特定細胞的表面上，表現出對靶細胞的專一攻擊能力。例如，傷寒沙門桿菌能專一性地侵犯腸道淋巴組織。細菌莢膜的纖絲還能把細菌分泌的消化酶貯存起來，以備攻擊靶細胞之用。
鞭毛是某些細菌的運動器官，由一種稱爲鞭毛蛋白(flagellin)的彈性蛋白構成，結構上不同於真核生物的鞭毛。細菌可以通過調整鞭毛旋轉的方向(順和逆時針)來改變運動狀態。
菌毛是在某些細菌表面存在着一種比鞭毛更細、更短而直硬的絲狀物，須用電鏡觀察。特點是：細、短、直、硬、多，菌毛與細菌運動無關，根據形態、結構和功能，可分爲普通菌毛和性菌毛兩類。前者與細菌吸附和侵染宿主有關，後者爲中空管子，與傳遞遺傳物質有關。
芽孢
芽孢是細菌的休眠體，對不良環境有較強的抵抗能力。小而輕的芽孢還可以隨風四處飄散，落在適當環境中，又能萌發成爲細菌。細菌快速繁殖和形成芽孢的特性，使它們幾乎無處不在。
