Sự vắng mặt của nhân và các bào quan có màng khác phân biệt sinh vật nhân sơ với một lớp sinh vật khác được gọi là sinh vật nhân chuẩn. Hầu hết các sinh vật nhân sơ mang một lượng nhỏ vật chất di truyền dưới dạng một phân tử đơn, hoặc nhiễm sắc thể, của DNA dạng vòng. DNA ở sinh vật nhân sơ được chứa trong một vùng trung tâm của tế bào gọi là nucleoid, vùng này không được bao bọc bởi màng nhân. Nhiều sinh vật nhân sơ cũng mang các phân tử DNA tròn, nhỏ được gọi là plasmid, phân tử này khác biệt với DNA của nhiễm sắc thể và có thể cung cấp các lợi thế di truyền trong các môi trường cụ thể.