Vi khuẩn không có nhân điển hình vì không có màng nhân, vật chất di truyền là ADN (nhiễm sắc thể) vòng nằm trong chất tế bào gọi là vùng nhân.
Ngoài nhiễm sắc thể, một số vi khuẩn còn có các loại plasmid nằm rải rác trong chất tế bào.
* Chất tế bào
Chất tế bào của vi khuẩn chứa những thành phần hoà tan như protein, peptid, acid amin, vitamin, ARN, ribosom, các muối khoáng, một số nguyên tố hiếm và sắc tố. Tuy nhiên, chất tế bào của vi khuẩn không có ti thể, lạp thể, lưới nội bào và cơ quan phân bào.
* Màng tế bào
Màng tế bào là một lớp màng mỏng có tính đàn hồi, cấu tạo bởi lớp kép phốtpholipit và prôtêin.
* Thành tế bào
Thành tế bào cấu tạo bới peptiđôglican. Chia ra làm 2 loại vi khuẩn: Gram âm và Gram dương.
* Vỏ nhầy
Vỏ của vi khuẩn là một lớp nhầy lỏng lẻo, không rõ rệt bao quanh vi khuẩn. Chỉ có một số loài vi khuẩn và trong những điều kiện nhất định mới hình thành vỏ. Khuẩn lạc của những vi khuẩn có vỏ thường nhầy, ướt và sáng.
* Lông (flagella)
Lông là những sợi protein dài và xoắn tạo thành từ các acid amin dạng D. Lông là cơ quan di động trong môi trường thích hợp, nó chỉ có ở một số loại vi khuẩn nhất định.