病毒極其微小,只能藉助電子顯微鏡才能觀察到,大多病毒可以通過細菌過濾器。病毒大小的測量單位是納米(nm),不同種類的病毒大小懸殊很大,最大的如動物痘病毒大小達300-450nm乘170-260nm,最小如植物雙粒病毒,直徑僅18-20nm。
病毒的基本形態為球形、杆狀、蝌蚪狀,如花椰菜病毒為球狀;菸草花葉病毒為杆狀;T偶數噬菌體病毒為蝌蚪狀。另外還有子彈狀、絲狀、軟圓型、磚狀等,如狂犬病病毒為子彈狀。有的病毒呈多形狀,如流行感冒病毒新分離的毒株呈絲狀,在細胞內穩定傳代後轉變為擬球形顆粒。
病毒的結構,病毒核酸位於毒粒的中心,構成核心,四周由蛋白質構成的殼體所包圍,殼體是由大量的殼粒結合而成。病毒的殼體與核心一起構成的複合物稱為核衣殼,只具有核衣殼這一基本結構的病毒稱為裸露病毒。有些病毒如流感病毒,在核衣殼外還具有包膜結構。這類具有包膜的病毒被稱為包膜病毒。包膜具有維繫病毒結構、保護病毒衣殼的作用。包膜上的突起結構稱為刺突,刺突由蛋白質組成。刺突具有多種生物活性,是啟動病毒感染(吸附、穿入)所必需的。
病毒殼體的對稱性,螺旋對稱與二十面體對稱是兩種基本的病毒殼體類型,此外,由的殼體兼有這兩種對稱。
螺旋對稱殼體,衣殼粒有規律的沿中軸呈螺旋排列,形成高度有序、穩定的殼體結構,既螺旋對稱型殼體。菸草花葉病毒是螺旋對稱型殼體的典型代表,其殼體中,病毒核酸通過多個弱鍵與蛋白質亞基結合,能夠控制螺旋排列的形式及殼體長度,核酸與殼體的相互作用增加了殼體結構的穩定。許多動物病毒為螺旋對稱型,且包裹一層脂質膜。動物病毒中螺旋對稱的病毒均屬有包膜的單股RNA病毒,如彈狀病毒、正黏病毒和副黏病毒等。
二十面體對稱型殼體,蛋白亞基有規律地排列為立體對稱的正二十面體,稱為二十面體對稱型殼體。二十面體立體對稱的病毒衣殼是由20個等邊三角形組成的立體結構,包括12個頂角、20個三角面和3 0條邊。病毒的頂角、三角面及邊均由殼粒構成。如,腺病毒在殼體形成時,許多蛋白亞基聚集成殼粒,若干殼粒構成殼體。殼粒一般由5或6個蛋白亞基聚集而成,因此稱為五聚體或六聚體。位於頂角的12個衣殼粒由相鄰的5個衣殼粒圍繞,稱為五鄰體,位於稜和邊上的衣殼粒由相鄰的6個衣殼粒圍繞,稱為六鄰體。在二十面體對稱型殼體內,病毒核酸盤繞其中。核酸對二十面體對稱型殼體的形成並非必須,但核酸與殼體的結合有助於增強殼體的穩定性。除痘病毒外,幾乎所有脊椎動物DNA病毒核衣殼均為二十面體立體對稱結構。部分RNA病毒核衣殼也呈二十面體立體對稱結構。
雙對稱型殼體,有的病毒殼體兼有螺旋對稱型殼體和二十面體對稱型殼體,既有螺旋對稱又有立體對稱,僅少數病毒為雙對稱結構。具有雙對稱結構的典型例子是有尾噬菌體,病毒由頭部、尾部、附屬的尾盤和尾絲等結構組成,包裝有病毒核酸的頭部通常呈立體對稱,尾部呈螺旋對稱。動物病毒呈複合對稱的目前僅見於痘病毒,其病毒核心呈對稱的啞鈴狀,在病毒核心兩側有對稱的側體結構。