人们在发现了细菌之后，就开始探索它的构成。那么，它的结构到底是什么样的呢？
科学家发现，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才能形成芽孢，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，具有致病作用。
1.细胞的壁垒——表面结构
细菌的表面结构由细胞壁和表面粘着物组成。
细胞壁：革兰氏阳性菌的细胞膜外面有由肽聚糖组成的厚厚的一层细胞壁。革兰氏阴性菌的肽聚糖层很薄，在这层外还有个由脂双分层组成的外膜，其构造和里面的细胞膜相似。这个双分子层的外层中有脂多糖分子，又叫内毒素。它具有极强的抗原性，是引发细菌性休克的主要发病因子。
荚膜或黏液层：许多细胞在细胞壁外还有荚膜和黏液层，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，有荚膜或黏液层的细菌致病力和侵袭力较强。
2.附件——鞭毛或菌毛
细菌表面可有鞭毛或菌毛。鞭毛细长呈现螺旋状，其与细菌的运动有关。鞭毛一般在染色状态下由于太细见不到，必须通过特殊染色才能见到。实际上，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，主要存在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，可吸附在红细胞、消化道、呼吸道或泌尿道的上皮细胞上。而性菌毛比普通菌毛粗而长，中空呈现管状，末端有一个基点。
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。
3.核心部分——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，其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。
细胞膜：细胞膜是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%。
细胞膜含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。
青霉素结合蛋白是一类酶，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。
细胞膜的功能主要有：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。
中间体：细胞膜内呈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。
核质：细胞蕴藏遗传信息的场所，控制着细胞的代谢、生长与繁殖。
细菌属于原核细胞，不存在有形的核，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。因此，有人认为质粒可以分为可转移和不可转移两种，可以丢失或药物除掉。
核糖体：蛋白质合成的场所，其稳定性与镁离子的浓度有关。
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，因此称为异染。这种颗粒多见于白喉杆菌、鼠疫和分枝杆菌等。