细菌细胞的大小大约是真核生物细胞的十分之一，大约0.2–5.0 微米长。
细菌的个体非常小，目前已知最小的细菌只有0.2微米长，因此大多只能在显微镜下看到它们；而世界上最大的细菌可以用肉眼直接看见，有0.2-0.6毫米大，是一种叫纳米比亚嗜硫珠菌的细菌。细菌一般是单细胞，细胞结构简单，缺乏细胞核以及膜状胞器，例如线粒体和叶绿体。
基于这些特征，细菌属于原核生物。原核生物中还有另一类生物称做古细菌，是科学家依据演化关系而另辟的类别。为了区别，本类生物也被称做真细菌（Eubacteria）。古细菌与真细菌在生活环境、营养方式以及遗传上有所不同。细菌的形状相当多样，主要有球状、杆状，以及螺旋状。
此外，也有部分种类分布在极端的环境中，例如温泉，甚至是放射性废弃物中，它们被归类为嗜极生物，其中最著名的种类之一是海栖热袍菌，科学家是在意大利的一座海底火山中发现这种细菌的。甚至在航天飞机上也能生长。
运动
运动型细菌可以依靠鞭毛，细菌滑行或改变浮力来四处移动。另一类细菌，螺旋体，具有一些类似鞭毛的结构，称为轴丝，连接周质的两细胞膜。当他们移动时，身体呈现扭曲的螺旋型。螺旋菌则不具轴丝，但其具有鞭毛。
细菌鞭毛以不同方式排布。细菌一端可以有单独的极鞭毛，或者一丛鞭毛。周毛菌表面具有分散的鞭毛。
运动型细菌可以被特定刺激吸引或驱逐，这个行为称作趋性，例如，趋化性，趋光性，趋磁性、趋机械性等。在一种特殊的细菌，粘细菌中，个体细菌互相吸引，聚集成团，形成子实体。
肉眼可见的世界上最大的细菌 德国麦斯宾克海洋微生物学院的生物学家舒尔斯在非洲西南面的纳米比亚海岸的海床沉积物中发现了用肉眼也可以看见的世界最大细菌。这种细菌呈球形细胞，宽度普遍有0.1—0.3毫米，有些可大至0.75毫米，它们比以前所知的最大细菌大100倍，能够清楚地用肉眼看见。科学家们称：如果把它们和普通的细菌相比较，就好象把蓝鲸和新生老鼠的个头相比较一样。它们住在纳米比亚海岸的沉淀物中，数量很多。因含有微小的硫磺颗粒，并发出闪烁的白色。当它们排列成一行的时候，就好像一串闪亮的珍珠链。因此，舒尔斯和其他研究人员便把它命名为“纳米比亚的硫磺珍珠”。这种最大的细菌生长在缺乏氧气但含有丰富养份的沉淀物中，这些沉淀物含有很多有毒的硫化氢，但这种细菌都能生存因为它的整个细胞就是个液胞，98％的容积贮藏着硝酸盐，用来帮助细菌把硫化物氧化和分解，而边缘则储存着硫磺。右图所见是用光学显微照相术拍下的细菌形状。利用极化光来观察三个细菌，可以看见内部白色闪亮的硫磺颗粒。右图是单个细菌和—只果蝇的比较，显示出细菌差不多有果蝇的脑袋那么大一九九七年四月十六日出版的《科学》（Science）报导了有史以来所发现体积最大的细菌,这球菌直径平均是0.1到0.3毫米,最大的可达0.75毫米,是一般球菌直径一微米的一百至三百倍,因之体积为其百万倍至三千万倍.一九九七年四月一艘俄罗斯探勘船从非洲那密比亚的大西洋岸之暗礁中取得一个标本,内有这肉眼可见的大细菌,于是在德国柏林普朗克海洋微生物研究所的海蒂．舒兹会同西班牙巴塞隆那大学及美国麻州木洞（Woodshole）海洋研究所的一群人,将之命名为「那密比亚硫磺珍珠」.就体积而言,传统菌与这种巨大细菌相比,就犹如新生小鼠与海中蓝鲸之别.
在显微镜下硫磺珍珠以炼状丛聚,自然状态下存活于硫化氢浓度高的海底沈积物中,硫化氢对动物极毒,但却是硫磺珍珠的食物,它在细胞壁内存着硝酸盐,以之来氧化硫化氢.
在极端环境中,存在一些奇特的微生物,例如摄氏百度高温下的热泉就有古菌,南极洲零度以下的海底,及冰层内都有菌存在,不但研究生命起源的人极为兴奋,也让生物科技专家雀跃不已.
一般细菌直径都在1微米以上,而芬兰科学家发现了一种能引起尿结石的纳米细菌,其细胞最小直径为50纳米,甚至比最大的病毒更小.这种细菌分裂缓慢,三天才分裂一次.是目前所知最小的具有细胞壁的细菌.
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