Все вирусы можно рассматривать как генетические элементы, одетые в защитную белковую оболочку и способные переходить из одной клетки в другую.

Отдельные вирусные частицы – вирионы – представляют собой симметричные тела, состоящие из повторяющихся элементов. В сердцевине каждого вириона находится генетический материал, представленный молекулами ДНК или РНК. Велико разнообразие форм этих молекул: есть вирусы, содержащие двухцепочечную ДНК в кольцевой или линейной форме; вирусы с одноцепочечной кольцевой ДНК; одноцепочечной или двухцепочечной РНК; содержащие две идентичные одноцепочечные РНК.

Генетический материал вируса (геном) окружен капсидом – белковой оболочкой, защищающей его как от действия нуклеаз – ферментов, разрушающих нуклеиновые кислоты, так и от воздействия ультрафиолетового излучения. У некоторых вирусов (например, мозаичной болезни табака) нуклеиновая кислота в виде спирали включена в белковую оболочку, без разрушения которой не может быть освобождена. У других вирусов (например, жёлтой мозаики турнепса) спирально закрученная нить нуклеиновой кислоты лежит в капсиде, как в коробочке, и может выйти оттуда без разрушения оболочки. Нуклеиновые кислоты – носители наследственной информации о строении и свойствах вируса; белки вирусов защищают нуклеиновые кислоты, а также обусловливают ферментативные и антигенные свойства вируса.

Капсиды состоят из многократно повторенных полипептидных цепей одного или нескольких типов белков. В основе взаимодействия вирусных белков друг с другом и с нуклеиновой кислотой лежит закон термодинамики, гласящий, что устойчивость системы приобретается при достижении минимального уровня свободной энергии. Для каждого вируса существует свой набор белков, который при сборке вириона дает оптимальную в энергетическом плане форму капсида. Большинство вирусов построены по одному из двух типов симметрии – спиральной или кубической.

Вирионы со спиральной симметрией имеют форму продолговатых палочек. В центре находится спирально закрученная нуклеиновая кислота. Капсид состоит из идентичных субъединиц белка, спирально расположенных вдоль молекулы нуклеиновой кислоты. По спиральному типу симметрии построено большинство вирусов, поражающих растения, и некоторые вирусы бактерий, так называемые бактериофаги или просто фаги.

Большая часть вирусов, вызывающих инфекции у человека и животных, имеет кубический тип симметрии. Капсид почти всегда имеет форму икосаэдра – правильного двадцатигранника с двенадцатью вершинами и с гранями из равносторонних треугольников.

Существуют вирусы и с более сложным строением. Некоторые фаги помимо икосаэдрической головки, содержащей генетический материал, имеют полый цилиндрический отросток, окруженный чехлом из сократительных белков и заканчивающийся шестиугольной площадкой с шестью короткими выростами и шестью длинными фибриллами – нитями. Такая сложная конструкция обеспечивает впрыскивание генетического материала фага внутрь бактериальной клетки.

Химический состав разных вирусов неодинаков. Одни вирусы содержат липиды; среди них есть вирусы с ДНК (оспы, герпеса и др.), с РНК (гриппа, птичьей чумы, саркомы Рауса, бронзовости помидора, жёлтой карликовости картофеля и др.). У других вирусов липиды отсутствуют. В этой группе также есть вирусы с ДНК (аденовирусы, большинство бактериофагов, вирус желтухи шелкопряда) и с РНК (полиомиелита, ящура; большинство вирусов, вызывающих болезни растений; некоторые бактериофаги). Кроме липидов, белка и нуклеиновой кислоты, в вирусах встречаются в небольшом количестве полиамины (путресцин, спермидин и др.), иногда витамины (витамин В2, фолиевая кислота), а также ряд металлов; в некоторых вирусах содержатся соединения белка с полисахаридами.

Строение вирусных частиц, приспособленных к перенесению неблагоприятных условий, может быть и более сложным. Таковы, например, полиэдры, образуемые некоторыми вирусами насекомых (они состоят из оболочки, кристаллической белковой массы и включённых в неё частиц вируса). Устойчивость к внешним воздействиям различна, но по большей части велика. Некоторые вирусы инактивируются только при нагревании до 90 °С (вирус мозаичной болезни табака), легко переносят очень низкие температуры (-70 °С и ниже), а также высушивание.

Многие вирусы помимо белкового капсида имеют внешнюю оболочку. Кроме вирусных белков и гликопротеинов (белков, ковалентно связанных с углеводными молекулами) она содержит еще и липиды, позаимствованные из плазматической мембраны клетки-хозяина.

Современная классификация вирусов основана на виде и форме их нуклеиновой кислоты, типе симметрии и наличии или отсутствии внешней оболочки.