Η δομή των βακτηρίων είναι απλούστερη από αυτή των άλλων οργανισμών. Τα βακτήρια είναι μικροοργανισμοί που δεν έχουν οργανίδια συνδεδεμένα με τη μεμβράνη και έναν καλά καθορισμένο πυρήνα. Συνήθως υιοθετούν ένα από τα τέσσερα σχήματα, ανάλογα με τον τύπο των βακτηρίων και έχουν πολλά εξαρτήματα με διακριτές λειτουργίες.
Τα βακτήρια είναι μονοκύτταρα, που σημαίνει ότι αποτελούνται από ένα μόνο κύτταρο. Όλα όσα χρειάζονται τα βακτήρια για να επιβιώσουν και να αναπαραχθούν, εκτός από την τροφή, περιέχονται σε αυτό το μεμονωμένο κύτταρο. Ως εκ τούτου, η βακτηριακή δομή έχει αναπτυχθεί με τρόπους που επιτρέπουν στο κύτταρο να κάνει τις δραστηριότητές του αποτελεσματικά.
Τα βακτήρια είναι προκαρυωτικά, που σημαίνει ότι δεν έχουν οργανωμένο πυρήνα. Ο πυρήνας είναι το οργανίδιο που φιλοξενεί το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ (DNA) και τα γενετικά υλικά που είναι απαραίτητα για την αντιγραφή σε πιο εξελιγμένα κύτταρα. Παρά την απουσία πυρήνα, τα βακτήρια εξακολουθούν να διαθέτουν DNA, αλλά επιπλέουν ελεύθερα μέσα στο κυτταρόπλασμα.
Ένα κυτταρικό τοίχωμα περιβάλλει την κυτταροπλασματική περιοχή, ή το εσωτερικό, των βακτηρίων και λειτουργεί ως δομή υποστήριξης για ολόκληρο τον οργανισμό. Το υποκείμενο στρώμα του κυτταρικού τοιχώματος σχηματίζεται από πεπτιδογλυκάνη, ένα μόριο που αποτελείται από αμινοξέα και σάκχαρα. Αυτό είναι ένα χαρακτηριστικό μοναδικό για τα βακτήρια και είναι αυτό που κάνει το κυτταρικό τοίχωμα ανθεκτικό στις εσωτερικές και εξωτερικές πιέσεις.
Η πεπτιδογλυκάνη δίνει στο βακτήριο το σχήμα του. Το σχήμα ενός δεδομένου κυττάρου είναι συνήθως διακριτό από αυτό το είδος και είναι μια σημαντική λεπτομέρεια για την αναγνώριση άγνωστων ειδών. Δύο κοινά σχήματα για τα βακτήρια είναι ο βάκιλος, ο οποίος έχει σχήμα ράβδου, και ο σπιρίλλος, που έχει σχήμα σπειροειδούς. Άλλες κοινές μορφές είναι ο κόκκος, ή σφαιρικός, και ο νηματοειδής, στον οποίο τα μεμονωμένα κύτταρα μεγαλώνουν σε μήκος αλλά δεν διαχωρίζονται.
Η επένδυση του κυτταρικού τοιχώματος είναι μια μεμβράνη που επιτρέπει επιλεκτικά τα μόρια να εισέρχονται και να βγαίνουν από το κύτταρο. Το κυτταρόπλασμα γεμίζει την περιοχή μέσα στην κυτταρική μεμβράνη. Μέσα στο κυτταρόπλασμα βρίσκονται τα χρωμοσώματα, το DNA του κυττάρου. Το κυτταρόπλασμα περιέχει επίσης τα ριβοσώματα που δημιουργούν τις πρωτεΐνες που χρησιμοποιούνται από το κύτταρο.
Στο εξωτερικό του κυτταρικού τοιχώματος, υπάρχουν διάφορες προεκτάσεις για να βοηθήσουν τα βακτήρια να εκτελούν ενέργειες όπως η κίνηση και η προσκόλληση σε άλλα αντικείμενα. Τα μαστίγια, νημάτια πρωτεΐνης, βρίσκονται στο εξωτερικό του οργανισμού και μετακινούν τα βακτήρια στο περιβάλλον του. Τα βακτήρια μπορεί να έχουν ένα ή πολλά μαστίγια ανάλογα με το είδος.
Ένα άλλο επιφανειακό χαρακτηριστικό των βακτηρίων είναι οι κροσσοί. Αυτά τα νημάτια πρωτεΐνης χρησιμοποιούνται από τα βακτήρια για να προσκολληθούν σε άλλες δομές. Υπάρχουν σε όλη την επιφάνεια του βακτηρίου και είναι πολύ μικρότερα από τα μαστίγια. Ένα τρίτο συστατικό είναι μια προέκταση πρωτεΐνης που μοιάζει με νήμα που ονομάζεται pilus, που βρίσκεται επίσης στο εξωτερικό του κυττάρου. Το Pili βοηθά στη βακτηριακή σύζευξη και προσκόλληση.