Bakterijos yra vienaląsčiai organizmai, turintys prokariotinių ląstelių struktūrą. Nors bakterijų ląstelės skiriasi kai kuriais struktūriniais elementais, tokiais kaip dydis ir forma, jos visos turi bendrų prokariotų bruožų. Prokariotinės ląstelės išsiskiria tuo, kad jos neturi branduolių ar kitų membranomis surištų organelių.
Bakterijos ląstelė yra apsaugota ir saugoma ląstelės sienelės, pagamintos iš peptidoglikano, cukraus ir baltymų polimero. Bakterijos su storomis ląstelių sienelėmis vadinamos gramteigiamos, o tos, kurių ląstelių sienelės plonos, apsuptos lipidinės membranos, vadinamos gramneigiamomis. Ląstelės sienelė apsaugo ląstelę nuo turgorinio slėgio poveikio, kuris atsiranda dėl didesnės ištirpusios medžiagos koncentracijos ląstelės viduje, palyginti su ląstelę supančia aplinka.
Kai kurios bakterijų ląstelės turi išorines struktūras. Flagelos, kurios yra ilgos, lanksčios struktūros, pagamintos iš baltymo flagellino, išsikiša iš ląstelės sienelės ir suteikia bakterijų ląstelėms papildomo judrumo. Pili ir fimbrae yra trumpi baltymų vamzdeliai, randami tarp proteobakterijų ir leidžiantys bakterijų ląstelei prisitvirtinti prie substrato ar kitos bakterinės ląstelės.
Citoplazmą arba ląstelės vidinį skystį nuo ląstelės sienelės atskiria ląstelės membrana. Ši membrana veikia kaip tarpininkas transportuojant medžiagą į ląstelę ir iš jos. Bakterijų ląstelės membrana yra fosfolipidų dvisluoksnis sluoksnis, susidedantis iš riebalų rūgščių ir yra pralaidus tik tam tikriems jonams ir molekulėms.
Bakterijos ląstelės vidus yra gana paprastas, nes prokariotinėse ląstelėse nėra daug vidinių struktūrų. Genetinė bakterijų ląstelės informacija yra užkoduota superspiralinėje dezoksiribonukleino rūgšties (DNR) struktūroje, suspenduotoje regione, vadinamame nukleoidu. Bakterijų chromosoma dažniausiai yra apskritimo formos.
Kitos mažos DNR dalys, žinomos kaip plazmidės, nepriklausomai nuo pagrindinės chromosomos citoplazmoje plūduriuoja nepriklausomai. Šie fragmentai koduoja neesmines savybes ir gali būti keičiami tarp bakterijų. Su membrana susieto branduolio trūkumas leidžia bakterijos ląstelėje esančiai DNR tiesiogiai sąveikauti su ribosomomis, kurios yra atsakingos už vertimo procesą arba genetinių duomenų perdavimą.
Ribosomos ir bakterijų chromosoma yra pagrindinės tarpląstelinės struktūros, randamos bakterinės ląstelės citoplazmoje, nors kai kurių tipų bakterijos turi sudėtingesnių struktūrų. Pavyzdžiui, kai kurių tipų bakterinio planktono ląstelėse yra dujų pūslelės, kurios leidžia reguliuoti savo plūdrumą vandenyje. Struktūrinės gijos, sudarytos iš citoskeleto, taip pat buvo pastebėtos bakterijų ląstelėse.