原核細胞和真核細胞是生物圈的兩個最重要的細胞類群。（如圖1）
圖1
原核細胞和真核細胞的基本特徵的比較：
特徵 原核細胞 真核細胞
大小 較小1-10um 較大10-100um
細胞壁 除支原體不具備細胞壁外， 植物主要是纖維素和
其他的主要成分為肽聚糖。 果膠，真菌主要是幾
丁質，動物細胞無細
胞壁。
細胞質 只有核糖體一種細胞器。 具有多種結構複雜的細
胞器。
細胞核 無細胞核、有核區，有環 具有以絲狀DNA和蛋
狀DNA，無染色體，無 白質為主要成分的
核膜、核仁。 染色體，有核膜、
核仁。
細胞質膜 有並具有多功能性。 有。
染色體 由一個（少數多個）環狀 2個染色體以上，染
DNA分子構成的單個染色 色體由線狀DNA與
體，DNA不與或很少與蛋 蛋白質組成。
白質結合。
膜質細胞器 沒有 有
核糖體 70S（包括50S和30S的 80S（包括60S和4
大小亞單位） 0S的大小亞單位）
DNA存在 擬核、質粒。 細胞核、線粒體和
部位 細菌具有裸露的質粒DNA。 葉綠體。
細胞骨架 沒有 有
細胞增殖、 無絲分裂、直接分裂出芽等。 有絲分裂、無絲分裂
分裂方式 和減數分裂。
變異類型 基因突變 突變和基因重組
是否遵循
遺傳定律 遵循孟德爾遺傳定律。 不遵循。
例子 細菌、藍藻、放線菌、衣原 酵母菌等真菌，高等
體、支原體等。 動植物細胞。
其中，最根本的區別可以歸納為兩條：
1、細胞膜系統的分化和演變
真核細胞以膜系統的分化為基礎，首先分化為兩個獨立的部分——細胞核、細胞質，細胞質內又以膜系統為基礎分隔為結構更加精細、功能更加專一的單位（各種重要的細胞器）。細胞內部的結構和職能的分工是真核細胞區別於原核細胞的重要標誌。
隨著細胞體積的增大與細胞內部結構的複雜化，細胞的內部就需要空間上的合理布局，也必然需要一個精密的支架，而細胞骨架可能主要擔任這個角色。
這好比細胞核是「大腦」，細胞質是身體的各個「器官」。細胞骨架相當於「骨骼」。
2、遺傳信息量和遺傳裝置的擴增與複雜化
建立在細胞內膜系統分化基礎上的內部結構與功能的區域化和專一化，是細胞進化過程中的一次重大飛躍，導致了遺傳裝置的擴增與基因表達方式的相應變化。
真核細胞的基因組一般遠大於原核細胞，作為遺傳信息載體的DNA也由原核細胞的環狀單倍性變為線狀多倍性；基因數量也大大增加，由幾千發展到2~3萬個；細胞核的存在，使真核細胞基因表達實現了多層次調控，遠比原核生物精細與複雜，為完成複雜的生命活動提供了基礎。原核細胞基因表達的調控主要以操縱子的形式來進行，難以完成細胞的複雜化，原核細胞的這種簡單的調控方式能適應多種不利環境，進行快速的調節。
原核細胞和真核細胞已經在地球上共同存在了近20億年。長期的共存，使兩者間形成了複雜的相互關係，這種關係很多時候對雙方都是至關重要的。如：脊椎動物消化管中存在由數以百計的微生物組成的腸道菌群，宿主為它們提供棲息地和營養物質，而菌群的定殖對宿主的正常生命活動，尤其是免疫系統的正常發育與維持必不可少。