原核生物和真核生物之間存在多箇顯著差異：
細胞核結構不同。原核生物的細胞核無核膜包裹，僅存在稱作核區或擬核的裸露區域；真核生物具有以核膜爲界限的成形細胞核。
細胞器不同。原核生物通常只有一種細胞器——核糖體；真核生物則含有多種細胞器，如線粒體、葉綠體、高爾基體等。
基因表達不同。原核生物的轉錄和翻譯通常在同一時間和地點進行；真核生物的轉錄在細胞核內進行，而翻譯則在細胞質中進行。
基因組和染色體不同。原核生物的基因組DNA呈高度盤繞的環狀，不與蛋白質結合；真核生物的基因組DNA與組蛋白結合形成染色體。
個體大小和形態不同。原核生物多爲單細胞生物，體積小；真核生物多爲多細胞生物，體積較大。
這些差異反映了兩種生物在進化、結構和生理功能上的不同。