Bakteriler prokaryotik hücre yapısına sahip tek hücreli organizmalardır. Bakteriyel hücreler, boyut ve şekil gibi bazı yapısal elemanlarda değişiklik gösterirken, hepsi prokaryotların ortak özelliklerini paylaşır. Prokaryotik hücreler, zarlarla bağlanmış çekirdeklere veya diğer organellere sahip olmadıkları için ayırt edicidir.
Bakteriyel hücre, bir şeker ve protein polimeri olan peptidoglikandan yapılmış bir hücre duvarı tarafından korunmakta ve içermektedir. Kalın hücre duvarlarına sahip olan bakteriler gram pozitif olarak adlandırılırken, bir lipit membran ile çevrili ince hücre duvarlarına sahip olanlara gram negatif denir. Hücre duvarı, hücreyi, hücrenin çevresindeki ortama kıyasla hücre içindeki daha yüksek çözünen konsantrasyonundan kaynaklanan turgor basıncının etkilerinden korur.
Bazı bakteri hücrelerinin dış yapıları vardır. Uzun, protein flagellinden yapılan esnek yapılar olan Flagella, hücre duvarından uzanır ve bakteri hücresine ilave hareketlilik kazandırır. Pili ve fimbralar, Proteobakteriler arasında bulunan ve bakteri hücresinin bir substrat veya başka bir bakteri hücresine takılmasını sağlayan kısa protein tüpleridir.
Hücre duvarından sitoplazmayı veya iç sıvısını hücre duvarından ayırmak hücre zarıdır. Bu membran, malzemenin hücre içine ve dışına taşınmasında bir aracı olarak görev yapar. Bakteriyel hücre zarı, yağ asitlerinden oluşan bir fosfolipit iki tabakalıdır ve sadece belirli iyon ve moleküllere karşı geçirgendir.
Prokaryotik hücreler çok fazla iç yapı içermediğinden bakteriyel hücrenin içi oldukça basittir. Bir bakteri hücresinin genetik bilgisi, nükleoid olarak bilinen bölgede askıya alınan deoksiribonükleik asidin (DNA) süper kıvrımlı bir yapısında kodlanır. Bakteriyel kromozom genellikle dairesel biçimdedir.
Plazmitler olarak bilinen diğer küçük DNA parçaları, ana kromozomun dışında sitoplazmada bağımsız olarak yüzer. Bu fragmanlar esansiyel olmayan özellikleri kodlar ve bakteriler arasında değiştirilebilir. Membran bağlı bir çekirdeğin olmaması, bir bakteri hücresindeki DNA'nın, çeviri işleminden veya genetik verilerin transferinden sorumlu olan ribozomlarla daha doğrudan etkileşime girmesini sağlar.
Ribozomlar ve bakteriyel kromozom, bir bakteri hücresinin sitoplazmasında bulunan en temel hücre içi yapılardır, ancak bazı bakteri tipleri daha karmaşık yapılar içermektedir. Örneğin, bazı bakteri plankton tipleri, hücrelerinde suda yüzdürme kabiliyetlerini ayarlamalarına izin veren gaz veziküllerine sahiptir. Bakteriyel hücrelerde sito-iskelet içeren yapısal filamanlar da gözlenmiştir.
