Средние размеры прокариотической клетки составляют 1-10 мкм. Наследственная информация прокариот в большинстве случаев записана в кольцевой молекуле ДНК. Белки прокариот, которые взаимодействуют с ДНК, нельзя отнести к гистоновых, однако, по аналогии с эукариотами, комплекс ДНК с этими белками называют хромосомой.
Хромосома прокариотов прикрепляется минимум в одной точке в плазматической мембраны. Именно в этой точке начинается и заканчивается самоудвоения ДНК репликация. Часть цитоплазмы, в которой расположена хромосома, называется нуклеоидом (от лат. Nucleus - ядро и греч. Eidos вид). Нуклеоидом хотя и расположен в центре клетки, но не отделяется от цитоплазмы одной мембранной структурой. В некоторых ирокариотичних клетках может содержаться две-игры или более хромосом, которые являются генетическими копиями имеют различное происхождение, однако биологическое значение этого явления еще не полностью выяснено.
Число генов, которую несет ДНК прокариот, существенно колеблется, однако в большинстве из них она не участков, не несущие наследственной информации, - интронов, и имеет оперонну структуру, что свидетельствует о происхождении митохондрий и пластид еукарютичних клеток от прокариот. Кроме хромосомы прокариотичиа клетка может содержать дополнительные маленькие кольцевые молекулы ДНК, называемые плазмидами. Плаз-миди способны существовать в клетке вольно или встраиваться в хромосому. Боны передаются от одной клетки к другой при половом процессе, в частности, конъюгации. Плазмиды несут наследственную информацию об устойчивости к лекарственным препаратам (антибиотикам), инфекционность бактерий и т.д.. В наше время эти молекулы широко применяются в генной инженерии как носители определенных генов, которые нужно встроить в геном клетки-мишени.
В отличие от эукариот, прокариоты не имеют таких мембранных органелл, как эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, лизосомы, митохондрии и пластиды. Фактически единственным видом органелл в них рибосомы, но и они отличаются от рибосом эукариот, которые находятся в свободном состоянии в цитоплазме или связанные с эндоплазматической сетью. Вместе с тем, они почти идентичны рибосомам митохондрий и пластид. Отсутствие компартментив в прокариотических клетках приводит к тому, что все их ферменты находятся или в цитоплазме, или на небольшом количестве мембран, в частности мезосомы-вгинаннях плазмолемы. Лишь в некоторых прокариот есть вакуоли, окруженные белковой оболочкой, в частности газовые, как у цианобактерий, или тилакоиды, расположенных свободно в цитоплазме, как в зеленых бактерий.
Основной запасной веществом прокариот является волютин, однако некоторые из них способны откладывать крахмал (цианобактерии), жиры, неорганические вещества и т.п..