細菌和古細菌通常具有單個環狀染色體，但染色體大小存在顯著變異。大多數細菌染色體的大小從13萬個堿基對到1400萬個堿基對不等 。疏螺旋體屬的螺旋體是個例外，僅含有單一線性染色體。
序列結構
與真核生物相比，原核染色體含有更少的基于序列的結構。細菌通常具有一個復制起點，而一些古菌含有多個復制起點 。原核生物的基因不含內含子，并以操縱子的形式組成基因表達調控單元，這與真核生物也不同。
DNA包裝
原核生物不具有以核膜為界限的細胞核，它們的DNA被組織在一個類核結構中。類核是獨特的結構并占據細菌細胞確定的區域。但這種結構是動態的，可被與細菌染色體相關的一系列組蛋白樣蛋白的作用來維持和重塑。古細菌染色體中的DNA被包裝在與真核核小體相似的結構中。某些細菌還含有質粒或其它染色體外DNA。這些細胞質環狀結構含有細胞DNA，在水平基因轉移中發揮作用。細菌染色體傾向于結合于質膜上，因此，分子生物學通過離心裂解的細菌以便其從質粒DNA中的分離。與真核生物一樣，原核染色體和質粒DNA通常是超螺旋的。DNA轉錄、調節和復制前必須首先將DNA超螺旋鏈解開。