생물을 이루고 있는 세포 가운데 막으로 둘러싸인 세포기관, 즉 핵·미토콘드리아·색소체 등을 갖지 않은 세포이다. 원핵생물을 이루며, 이들 기관을 갖춘 진핵세포에 상대되는 개념이다. 원핵세포는 히스톤 단백질이 결합되지 않은 하나의 염색체만을 갖고 막으로 싸인 핵을 가지지 않아 핵양체(核樣體)를 이룬다. 리보솜은 있으나 진핵생물의 것과는 크기와 모양 등 구조가 다르다. 소포체·액포·페록시솜·중심체·방추체·골지체 등의 세포기관이 없고 유사분열을 하지 않는다. 미토콘드리아나 엽록체가 없어 호흡과 광합성 등 세포대사에 관계하는 효소들은 세포막에 있다. 셀룰로오스로 이루어져 있는 진핵세포의 세포벽과는 달리 원핵세포의 세포벽은 펩티도글리칸이라는 복잡한 구조의 아미노산이 함유된 다당류로 이루어져 있다.
섬모를 갖는 종류도 있으나 진핵생물의 편모나 섬모와 달리 미세관으로 이루어져 있지 않다. 또한 세포 안의 물질을 막에 담아 세포 밖으로 배출하거나 세포 밖의 물질을 세포 내로 흡수하는 원형질유동과 같은 세포운동을 하지 않는다. 엽록체가 아닌 특이한 형태의 색소체를 이용하여 광합성을 하는 몇몇 광합성세균류가 있으나 물과는 다른 기질을 사용하므로 광합성 결과 산소가 만들어지지는 않는다.
이밖에 남조류와 같이 식물이 갖는 엽록소를 가지고 광합성을 하는 원핵세포도 있다. 증식은 주로 무성생식을 하며 유전자재조합(遺傳子再組合)을 하는 생물에 있어서도 진핵세포와는 달리 한 세포에서 다른 세포로 유전자가 일방적으로 전달되면서 이루어진다.
원핵세포를 갖는 생물로는 세균과 남조류가 있다. 바이러스의 경우 진핵세포는 아니지만 원핵세포의 특성인 세포벽·리보솜 등의 세포기관이 없고 물질대사에 관여하는 효소계가 없으며 스스로 증식하는 능력이 없어 원핵세포로 볼 수 없다.