Sinh vật nhân sơ không có cácbào quan và cấu trúc nội bào điển hình của tế bàoeukaryote. Hầu hết các chức năng của các bào quan nhưty thể,lục lạp,bộ máy Golgi được tiến hành trênmàng sinh chất[2]. Sinh vật nhân sơ có 3 vùng cấu trúc chính là:
Tiên mao (flagella), tiêm mao (cilia), lông nhung (pili) - là các protein bám trên bề mặttế bào;
Tế bào chất của sinh vật nhân sơ là phần dịch lỏng chiếm hầu hết thể tíchtế bào, khuếch tán vật chất và chứa các hạtribosome nằm tự do trong tế bào.
Màng sinh chất là lớpphospholipid kép phân tách phần tế bào chất với môi trường xung quanh. Màng sinh học này có tính bán thấm, hay còn gọi là thấm có chọn lọc.
Màng sinh chất có một phần gấp nếp được gọi là mezosome, là điểm đính của DNA vùng nhân khi xảy raphân bào, mezosome có mangenzym hô hấp nên có chức năng hô hấp thiếu khí.
Vỏ nhầy là rào cản phụ giúp bảo vệ tế bào, chọn lọc các chất ra vào tế bào.
Trừ một số rất ít loài (như vi khuẩnBorrelia burgdorferi gâybệnh Lyme), thìnhiễm sắc thể của sinh vật nhân sơ thường là một phân tửDNA vòng nằm ởvùng nhân, gọi là DNA - nhiễm sắc thể hay tên đầy đủ lànhiễm sắc thể nhân sơ. Mặc dù không phải có màng nhân hoàn chỉnh, nhưng DNA được cô đặc tạo thành thể nhân. Tế bào sinh vật nhân sơ còn chứa những cấu trúcDNA ngoài nhiễm sắc thể gọi làplasmid, nó cũng có dạng vòng nhưng nhỏ hơnDNA nhiễm sắc thể. Trên các plasmid thường chứa cácgene có chức năng bổ sung, ví dụ genekháng thuốc.
Sinh vật nhân sơ mang cáctiên mao giúp tế bào di chuyển chủ động trong môi trường.
Kích thước nhỏ, từ 1 đến 5µm, bằng khoảng 1/10 kích thước của mộttế bào nhân thực.
Tỉ lệdiện tích bề mặt/thể tích lớn → 100% diện tích tế bào tiếp xúc môi trường → trao đổi chất với môi trường nhanh chóng → sinh sản, sinh trưởng nhanh → phân bố rộng trong các loại môi trường.