病毒极其微小，只能借助电子显微镜才能观察到，大多病毒可以通过细菌过滤器。病毒大小的测量单位是纳米（nm），不同种类的病毒大小悬殊很大，最大的如动物痘病毒大小达300-450nm乘170-260nm，最小如植物双粒病毒，直径仅18-20nm。
病毒的基本形态为球形、杆状、蝌蚪状，如花椰菜病毒为球状；烟草花叶病毒为杆状；T偶数噬菌体病毒为蝌蚪状。另外还有子弹状、丝状、软圆型、砖状等，如狂犬病病毒为子弹状。有的病毒呈多形状，如流行感冒病毒新分离的毒株呈丝状，在细胞内稳定传代后转变为拟球形颗粒。
病毒的结构，病毒核酸位于毒粒的中心，构成核心，四周由蛋白质构成的壳体所包围，壳体是由大量的壳粒结合而成。病毒的壳体与核心一起构成的复合物称为核衣壳，只具有核衣壳这一基本结构的病毒称为裸露病毒。有些病毒如流感病毒，在核衣壳外还具有包膜结构。这类具有包膜的病毒被称为包膜病毒。包膜具有维系病毒结构、保护病毒衣壳的作用。包膜上的突起结构称为刺突，刺突由蛋白质组成。刺突具有多种生物活性，是启动病毒感染（吸附、穿入）所必需的。
病毒壳体的对称性，螺旋对称与二十面体对称是两种基本的病毒壳体类型，此外，由的壳体兼有这两种对称。
螺旋对称壳体，衣壳粒有规律的沿中轴呈螺旋排列，形成高度有序、稳定的壳体结构，既螺旋对称型壳体。烟草花叶病毒是螺旋对称型壳体的典型代表，其壳体中，病毒核酸通过多个弱键与蛋白质亚基结合，能够控制螺旋排列的形式及壳体长度，核酸与壳体的相互作用增加了壳体结构的稳定。许多动物病毒为螺旋对称型，且包裹一层脂质膜。动物病毒中螺旋对称的病毒均属有包膜的单股RNA病毒，如弹状病毒、正黏病毒和副黏病毒等。
二十面体对称型壳体，蛋白亚基有规律地排列为立体对称的正二十面体，称为二十面体对称型壳体。二十面体立体对称的病毒衣壳是由20个等边三角形组成的立体结构，包括12个顶角、20个三角面和3 0条边。病毒的顶角、三角面及边均由壳粒构成。如，腺病毒在壳体形成时，许多蛋白亚基聚集成壳粒，若干壳粒构成壳体。壳粒一般由5或6个蛋白亚基聚集而成，因此称为五聚体或六聚体。位于顶角的12个衣壳粒由相邻的5个衣壳粒围绕，称为五邻体，位于棱和边上的衣壳粒由相邻的6个衣壳粒围绕，称为六邻体。在二十面体对称型壳体内，病毒核酸盘绕其中。核酸对二十面体对称型壳体的形成并非必须，但核酸与壳体的结合有助于增强壳体的稳定性。除痘病毒外，几乎所有脊椎动物DNA病毒核衣壳均为二十面体立体对称结构。部分RNA病毒核衣壳也呈二十面体立体对称结构。
双对称型壳体，有的病毒壳体兼有螺旋对称型壳体和二十面体对称型壳体，既有螺旋对称又有立体对称，仅少数病毒为双对称结构。具有双对称结构的典型例子是有尾噬菌体，病毒由头部、尾部、附属的尾盘和尾丝等结构组成，包装有病毒核酸的头部通常呈立体对称，尾部呈螺旋对称。动物病毒呈复合对称的目前仅见于痘病毒，其病毒核心呈对称的哑铃状，在病毒核心两侧有对称的侧体结构。
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