La dimensione delle cellule procariotiche è tipicamente di 0,2-2,0 micrometri di diametro mentre le cellule eucariotiche hanno un diametro di 10-100 micrometri.
Gli eucarioti sono chiamati ad avere "vero nucleo" perché contiene nuclei legati alla membrana e sono costituiti da altri organelli come lisosomi, complesso di Golgi, reticolo endoplasmatico, mitocondri e cloroplasti, mentre i procarioti non hanno membrana nucleare o altri organelli chiusi a membrana.
Nei procarioti, il flagello è costituito da due blocchi di proteine; e la parete cellulare è chimicamente complessa e fatta di peptidoglicano (un singolo grande polimero di aminoacidi e zucchero), mentre il flagello degli eucarioti è più complesso con più microtubuli e quando le pareti cellulari sono presenti sono chimicamente semplici.
Nei procarioti, la divisione cellulare avviene attraverso la fissione binaria e non avviene la meiosi, ma solo il trasferimento di frammenti di DNA avviene tramite coniugazione. La divisione cellulare negli eucarioti avviene attraverso la mitosi e la riproduzione sessuale avviene attraverso la meiosi.
Negli eucarioti, la membrana plasmatica è costituita da steroli e carboidrati. Il citoplasma è costituito da citoscheletri e lo streaming citoplasmatico è presente. I ribosomi sono di dimensioni maggiori (80S) e più piccoli (70S), e i cromosomi sono multipli e disposti linearmente con gli istoni. Il DNA degli eucarioti è molto più complesso del DNA dei procarioti.
Nei procarioti, la membrana plasmatica non contiene carboidrati o steroli. Il citoplasma non ha cytosketeton o flusso citoplasmatico. I ribosomi sono più piccoli (70S) di dimensioni e presenti con un singolo cromosoma circolare che non consiste di istoni.