细菌结构分为表面结构、附件与内部结构。有些细菌在一定条件下能形成芽孢；芽孢形成后菌体逐渐消失。细菌的L型是细菌通过变异而产生的细胞壁缺陷型,也有致病作用。
表面结构 有细胞壁和表面粘着物。
①细胞壁。革兰氏阳性菌的细胞膜外面有厚厚的一层由肽聚糖组成的细胞壁。革兰氏阴性菌的肽聚糖层极薄，而且在这层外还有个外膜，其构造和里面的细胞膜相似，都是由脂双分层组成。这个双分子层的外层中有脂多糖分子，即内毒素。它具有极强的抗原性，是引发细菌性休克的主要发病因子。
②荚膜或粘液层。许多细胞在细胞壁外还有荚膜和粘液层，其化学组成主要是多糖或多肽，作用是保护细胞壁免受溶菌酶、补体等的损伤，也能对抗白细胞的吞噬和消化。因此，有荚膜或粘液层的细菌致病力和侵袭力强。
附件 细菌表面可有鞭毛或菌毛。鞭毛细长呈螺旋状，与细菌的运动有关，一般染色下因太细见不到，必须用特殊染色；有无鞭毛也是鉴别细菌的一种方法。菌毛可在电子显微镜下见到，主要见于肠道的革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌，分普通菌毛和性菌毛，二者可以同时或单独存在。普通菌毛主要起吸附作用，可吸附于红细胞、消化道、呼吸道或泌尿道的上皮细胞上，性菌毛比普通菌毛粗而长，中空呈管状，末端有一基点。有性菌毛者为雄性菌，通过性菌毛末端的基点粘附在雌菌上，结合后,雄菌质粒的双股DNA中的一股经性菌毛进入雄菌体内，或雌雄两菌结合后直接发生基因的转移，以此传递遗传信息、耐药性和致病性。性菌毛还有吸附噬菌体的作用。
内部结构 用溶菌酶可以将革兰氏染色阳性细菌外面的糖肽除去，剩下部分称为原生质体，在高渗溶液中仍能存活，这部分细菌的内部结构包括细胞膜、中间体、核质和其他。
①细胞膜。由两层脂质构成的薄膜，含蛋白质约60～70％、脂质20～30％及少量糖类，细菌裂解后所剩细胞膜重量占整个细胞的30％，量如此高是因为有很多结构与之相连,如DNA、核糖体、信使核糖核酸以及许多酶的复合体，如青霉素结合蛋白(PBP)。PBP是一类酶，主要是在糖肽的合成中起作用,一旦被β-内酰胺类抗生素结合则会影响糖肽的合成。细胞膜的功能有：营养物质选择性渗透与转运;细菌的电子转运与氧化磷酸化;酶通过胞膜分泌到菌体外表；部分细菌的生物合成在胞膜中进行。
②中间体。细胞膜内陷折迭形成的泡状或管状结构，具有线粒体样功能，多见于革兰氏阳性菌。
③核质。细胞蕴藏遗传信息的场所，控制细胞代谢、生长与繁殖。细菌属原核细胞,无有形的核，其DNA散在胞浆中,部分DNA在染色体外以质粒的形式存在，这些质粒上的 DNA像染色体一样也能复制，各携带不同的遗传信息，如耐药因子等，但并非所有质粒都能自身复制或结合到染色体上，又由染色体脱离下来，故有人认为质粒可以分为可转移和不可转移两种。亦可丢失或药物除掉（如吖啶橙）。
④核糖体。蛋白质合成的场所，其稳定性与镁离子浓度有关。
⑤胞质颗粒。生长旺盛的细胞质均匀，衰老的细菌可见颗粒，一般颗粒为细菌贮存的食物，如多糖、脂类、多磷酸复合物等。另一种颗粒为异染颗粒，用美蓝等染色时着色较深呈紫色，与菌体不同，故称异染，这种颗粒多见于白喉杆菌、鼠疫和分枝杆菌等。
