和人类一样，细菌的遗传也是依靠DNA来完成的。细菌的DNA集中在细胞质中的核质体。细菌中核质体数量一般为1~4个，多者可达20多个。与叶绿体相似，细菌的核质体也是一个环状的双链DNA分子，其中蕴含着大量的遗传信息，有2000～3000种可编码的蛋白质，构造简单，没有附属物。

由于细菌体积微小，它们的遗传信息也很少，而遗传信息的缺少决定了其构造简单。

细菌的细胞没有核膜，所以细菌DNA的复制、RNA的转录与蛋白质的合成能够在同一时间进行。细菌细胞的这一特征与真核细胞不同，真核细胞的这些生化反应在时空上是必须严格分隔的。这些反应过程我们可以在显微镜下观察到。

细菌的核区DNA是主要的遗传物质，此外还有可以自主复制遗传因子的质粒DNA。质粒DNA,包含2～200个基因，能自我复制，有时还可以整合到核区DNA中。在遗传工程研究中，质粒DNA常被用作基因重组、基因转移的媒介，十分重要。

除了壁表之外，一些细菌体内还有鞭毛，这是它们的运动器官。鞭毛一般由鞭毛蛋白中的弹性蛋白组成，与真核生物的鞭毛有着很大区别。细菌依靠鞭毛，可以弥补其移动性差的缺陷。它们只要像鱼儿摆尾一样，摆动、旋转鞭毛，便能够在广阔的水域自由自在地畅游。

除了鞭毛，一些细菌内还存在菌毛，不过分布不广。菌毛只存在于部分细菌的表面，比鞭毛更细、更硬，只能通过高倍电子显微镜才能观察到。

菌毛分为普通菌毛和性菌毛两类，普通菌毛能帮助细菌吸附、侵染宿主，而性菌毛则是一种中空管子，与传递遗传物质有关。