古菌是一大类形态各异、特殊生理功能截然不同的微生物群。古菌可营自养或异养型生活。其主要特点如下：
①古菌具有独特的细胞或亚细胞结构，如无细胞壁古菌没有细胞壁，仅有细胞膜，而导致细胞形态多样。即使有细胞壁的其他古菌，其细胞壁组分也独特，有具蛋白质性质的，也有具杂多糖性质的，也有类似于肽聚糖的假肽聚糖，但都无胞壁酸、D‐型氨基酸和二氨基庚二酸。
②古菌细胞膜的化学组成上，含有异戊烯醚而不含脂肪酸酯，脂肪酸也为有分支的直链而不是无分支的直链。细胞膜中的类脂不可皂化，中性类脂为类异戊二烯（isoprenoid），极性脂为植烷甘油醚（phytanyl glycerol ethers）。
③细胞内16S rRNA的核苷酸序列独特，不同于真细菌，也不同于真核生物。16S rRNA的碱基序列、tRNA的特殊碱基的修饰、5S rRNA的二级结构等均不同于细菌和真核微生物。
④古菌具有类似于真核生物的基因转录和翻译系统。
⑤对各种抗生素的敏感性上也与细菌有很大差异，如古菌对于氯霉素、青霉素、利福平等抗生素不敏感，但细菌对此敏感；相反，古菌对于环己胺、茴香霉素等敏感而细菌却不敏感。
⑥古菌大多生活在地球上如超高温、高酸碱度、高盐浓度、严格无氧状态等极端环境或生命出现初期的自然环境。如产甲烷细菌，可在严格厌氧环境下利用简单二碳和一碳化合物或CO2生存和产甲烷；还原硫酸盐古菌可在极端高温、酸性条件下还原硫酸盐；极端嗜盐古菌可在极高盐浓度下生存，等等。