Τα προκαρυωτικά και τα ευκαρυωτικά κύτταρα είναι οι δύο βασικές μορφές που μπορούν να λάβουν τα κύτταρα. Τα προκαρυωτικά κύτταρα σχηματίζουν μονοκύτταρους οργανισμούς όπως βακτήρια και αρχαιά, ενώ τα ευκαρυωτικά κύτταρα αποτελούν τη βάση όλων των άλλων τύπων ζωής. Όσον αφορά την εξέλιξη της Γης, τα προκαρυωτικά κύτταρα ήρθαν πρώτα και αργότερα αντικαταστάθηκαν από τα ευκαρυωτικά τους αντίστοιχα.
Η πιο αισθητή διαφορά μεταξύ των προκαρυωτικών και των ευκαρυωτικών κυττάρων είναι η ικανότητα του τελευταίου να σχηματίζει έναν πολύπλοκο οργανισμό. Οι προκαρυώτες είναι όλοι μονοκύτταροι οργανισμοί ενώ οι ευκαρυώτες περιλαμβάνουν φυτά, μύκητες και ζώα. Η ικανότητα συνδυασμού και συνεργασίας επέτρεψε στους ευκαρυώτες να αναπτυχθούν πολύ πέρα από τους προκαρυωτικούς.
Και οι δύο τύποι κελιών περιέχουν στοιχεία παρόμοια μεταξύ τους. Και οι δύο τύποι είναι οργανισμοί με βάση το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ (DNA) που περιέχουν κυτταρική μεμβράνη, μαστίγιο, κυτταρόπλασμα και ριβοσώματα. Μοιράζονται το ίδιο είδος DNA και το ίδιο είδος γενετικού κώδικα. Μια διαφορά είναι ότι το DNA ενός προκαρυωτικού είναι κυκλικό ενώ του ευκαρυωτικού είναι γραμμικό. Το ευκαρυωτικό DNA συνδέεται με πρωτεΐνες ιστόνης για να σχηματίσει χρωμοσώματα, ενώ το προκαρυωτικό DNA όχι.
Η πιο αξιοσημείωτη φυσιολογική διαφορά μεταξύ προκαρυωτικών και ευκαρυωτικών κυττάρων είναι η έλλειψη ενός πραγματικού πυρήνα. Ένας πυρήνας περιέχει και επεξεργάζεται την πλειοψηφία του DNA του ευκαρυωτικού κυττάρου και η λειτουργία του είναι να ελέγχει την κυτταρική δραστηριότητα. Ο πυρήνας περιέχεται σε μια μεμβράνη για να τον κρατήσει ξεχωριστό από το υπόλοιπο κύτταρο. Το προκαρυώτη έχει ένα νουκλεοειδές κέντρο όπου συγκεντρώνεται το DNA, αλλά δεν υπάρχει διαχωριστική μεμβράνη.
Οι εσωτερικές μεμβράνες είναι μια επαναλαμβανόμενη διαφορά μεταξύ των δύο τύπων κυττάρων. Ένα ευκαρυωτικό κύτταρο είναι γεμάτο με διακριτά μικροσκοπικά όργανα που ονομάζονται οργανίδια. Αυτά τα συνδεδεμένα με μεμβράνη στοιχεία εκτελούν συγκεκριμένες λειτουργίες μέσα στο κύτταρο και διαφέρουν από το κυτταρόπλασμα του κυττάρου. Τα προκαρυωτικά τείνουν να μην έχουν οργανίδια διαχωρισμένα από το κυτταρόπλασμα. Το κυτταρόπλασμα είναι ένα παχύρρευστο υγρό που περιέχεται μέσα σε ένα κύτταρο.
Ενώ και τα προκαρυωτικά και τα ευκαρυωτικά κύτταρα έχουν ριβοσώματα, τα ριβοσώματα στα ευκαρυωτικά κύτταρα είναι μεγαλύτερα και πιο ανεπτυγμένα. Τα ριβοσώματα χρησιμοποιούν αμινοξέα και ριβονουκλεϊκό οξύ (RNA) για να δημιουργήσουν πρωτεΐνες μέσα στο κύτταρο. Ένα προκαρυωτικό ριβόσωμα αποτελείται από τρία είδη ριβοσωμικού RNA (rRNA) και περίπου 50 τύπους πρωτεΐνης. Το ευκαρυωτικό ριβόσωμα, ωστόσο, αποτελείται από πέντε τύπους rRNA και περίπου 80 τύπους πρωτεΐνης.
Τα ευκαρυωτικά κύτταρα περιέχουν ένα διακριτό οργανίδιο που ονομάζεται μιτοχόνδριο και τα φυτικά κύτταρα έχουν επίσης οργανίδια που ονομάζονται πλαστίδια. Τα προκαρυωτικά κύτταρα δεν έχουν κανένα από τα δύο. Τα μιτοχόνδρια και τα πλαστίδια φαίνεται να έχουν κοινή προέλευση. Και τα δύο φαίνεται να ήταν διακριτά προκαρυωτικά που απορροφήθηκαν από τους ευκαρυώτες σε μια μόνιμη συμβιωτική σχέση.
Ορισμένες γενικευμένες διαφορές περιπλέκονται από εξαιρέσεις. Κατά γενικό κανόνα, αυτά τα κύτταρα διαφέρουν μεταξύ των κυτταρικών τοιχωμάτων. Ενώ όλοι οι προκαρυώτες τα έχουν και οι περισσότεροι ευκαρυώτες όχι, υπάρχουν εξαιρέσεις. Μερικοί προκαρυώτες έχουν αναπτύξει πρωτόγονα οργανίδια, αλλά γενικά, απουσιάζουν.