古菌的細胞結(jié)構(gòu)與細菌不同，如古菌的細胞外膜就與細菌不同。

大多數(shù)古菌的細胞壁不含二氨基庚二酸（D－氨基酸）和胞壁酸醫(yī)|學教育網(wǎng)搜集整理，不受溶菌酶和內(nèi)酰胺抗生素如青霉素的作用。革蘭氏陽性古菌的細胞壁含有各種復雜的多聚體，如產(chǎn)甲烷菌的細胞壁含假肽聚糖，甲烷八疊球菌和鹽球菌不含假肽聚糖，而含復雜聚多糖。革蘭氏陰性古菌沒有外膜，含蛋白質(zhì)或糖蛋白亞基的表層，其厚度在20～40nm。甲烷葉菌屬、鹽桿菌屬和極端嗜熱的硫化葉菌屬、熱變形菌屬和熱網(wǎng)菌屬的細胞壁有糖蛋白；甲烷球菌屬、甲烷微菌屬、產(chǎn)甲烷菌屬和極端嗜熱的脫硫球菌屬有蛋白質(zhì)壁，蛋白質(zhì)呈酸性。

古菌的細胞膜所含脂質(zhì)與細菌的很不同，細菌的脂類是甘油脂肪酸酯，而古菌的脂質(zhì)是非皂化性甘油二醚的磷脂和糖脂的衍生物。古菌的細胞膜有兩種：雙層膜和單層膜。