一類由DNA構成核群的染色體、但無核膜的單細胞生物。自身存活和繁殖所需的全部功能依靠單個細胞完成。包括藍細菌、細菌、古菌、放線菌、立克次氏體、螺旋體、支原體和衣原體等。原核生物的細胞無真正的細胞核，遺傳物質存在於整個細胞中，有時雖有相對集中的核區，但無核膜圍繞，不具有核仁。染色體的核酸(DNA)分子幾乎以裸露狀態略位於細胞中心，雖與少量蛋白質結合，但無真核生物染色體那樣的等級結構，不能進行與真核生物的有絲分裂類似的凝縮，與細胞質不能區別。
特點是：①沒有核膜、核仁和類似核小體的染色體結構；②遺傳物質是不與組蛋白結合的裸露的共價閉合環狀雙螺旋脫氧核糖核酸(DNA)分子，或與少量特殊蛋白質結合，一般隻有一條染色體(有的原核生物細胞還有染色體外遺傳因子——質粒)；③細胞以簡單二分裂方式繁殖，無有絲分裂或減數分裂；④沒有性行為，有的種類有時通過接合、轉化或轉導，將部分基因組從一個細胞傳遞到另一個細胞的準性行為，實現單向遺傳物質的交換和重組；⑤DNA分子中一般無內含子(有例外)，依賴於DNA的RNA聚合酶隻有一種，mRNA的轉錄尚在進行中已轉錄出的部分，即被當作模板用於蛋白質的翻譯合成，啟始tRNA攜帶甲酰甲硫氨酸，核糖體的沉降系數為70S，蛋白質合成可受氯胺苯醇(氯黴素)的抑制，但不受亞胺環己酮的抑制；⑥沒有由肌球、肌動蛋白構成的微纖維系統，故細胞質不能流動，也沒有形成偽足、吞噬作用等現象；⑦細胞質內僅有核糖體而無線粒體、高爾基體、內質網、溶酶體、液泡和質體(植物)、中心粒(低等植物和動物)等復雜內膜細胞器；⑧細胞內的單位膜系統，除藍細菌另有類囊體外，一般都由細胞膜內褶而成，氧化磷酸化的電子傳遞鏈和光合細菌的光合磷酸化電子傳遞鏈位於細胞質膜上(藍細菌在類囊體內進行光合作用)；⑨鞭毛是一條單一的結構，並非由微管構成，更無“9+2”的結構；⑩大部分有成分和結構獨特的細胞壁，卻幾乎沒有真核生物中分佈廣泛的甾醇。
不同類群的原核生物有許多巨大差異。它們不僅表現在生存環境、細胞結構和代謝途徑方面，在分子水平上也同樣存在。1977年，C.R.沃瑟根據16S rRNA序列的研究結果，提出三界(域)理論，即原核生物應當劃分為兩界(域)：古菌和細菌，這兩界彼此不同，就像它們不同於真核生物一樣。三者都起源於共同祖先。古菌在表型、無細胞核、基因結構以及代謝途徑方面與細菌有明顯的相似性，但在分子進化上卻與真核生物有更多的共同點。
原核微生物的多樣性主要不是表現在形態分化上，而是表現在物種和基因水平上，表現在物質代謝途徑方面。其生態分佈極廣泛，生理性能極龐雜。對惡劣、極端的環境表現出驚人的適應性。在溫度高達300℃的海底火山口附近、在−60℃冰窖、在鹽含量達到32%的鹽溶液中、在pH13的堿湖、在pH0.5的酸性礦水、在水壓達到1.4×108Pa的深海中，都有其生存的身影。細菌一般通過無氧酵解或有氧的氧化磷酸化獲得能量，厭氧的甲烷菌則用氫還原二氧化碳生成甲烷產生能量，硫細菌則用氫還原硫為硫化氫來供能；在行光合作用的原核生物中，藍細菌放氧，光合作用硫細菌中，有的菌株能放氫氣；有的原核生物隻能在充足供氧環境中生存，而絕對厭氧菌對氧極其敏感；有的是完全無機化能自養菌，以二氧化碳為唯一碳源，有的卻隻能在活細胞內生存；有的可利用無機氮，有的卻需有機氮才能生長，還有的能利用分子態氮作為唯一的氮源。見極端微生物。