Virus rất đa dạng về kích thước và hình dạng, được gọi chung là những hình thái của virus. Nhìn chung, virus có kích cỡ nhỏ hơn vi khuẩn. Hầu hết các virus được nghiên cứu có đường kính trong khoảng từ 20 đến 300 nanomet. Một số filovirus có tổng chiều dài lên tới 1400 nm; dù đường kính của chúng chỉ vào khoảng 80 nm. Đa phần các virus đều không thể quan sát được bằng kính hiển vi quang học, cho nên kính hiển vi điện tử quét và truyền qua được sử dụng để trực quan hóa những virion. Để gia tăng sự tương phản giữa virus và xung quanh, người ta phải sử dụng những "vết nhuộm" ("stain") với mật độ electron dày đặc. Những dung dịch muối của những kim loại nặng, như wolfram, có thể phân tán electron khỏi những vùng được các vết nhuộm che phủ. Nếu virion được bao bọc bằng các vết nhuộm (nhuộm dương tính), những chi tiết tỉ mỉ sẽ bị che mờ. Phương pháp nhuộm âm tính vì thế sẽ giúp khắc phục vấn đề này khi chỉ nhuộm màu môi trường nền.Một phần tử (hạt) virus hoàn chỉnh - được gọi virion - bao gồm acid nucleic được bao bọc bởi một lớp vỏ protein bảo vệ gọi là capsid. Lớp vỏ này được tạo thành từ những tiểu đơn vị protein giống hệt nhau gọi là capsomer. Ngoài ra, virus có thể có một vỏ bọc bằng lipid có xuất xứ từ màng tế bào vật chủ. Vỏ capsid được tạo ra từ protein được dịch mã bởi bộ gen của virus và hình dạng của chúng chính là cơ sở để phân biệt về mặt hình thái học. Các tiểu đơn vị protein do virus mã hóa sẽ tự lắp ráp để tạo nên vỏ capsid, nhìn chung sẽ đòi hỏi sự có mặt của bộ gen virus. Những virus phức tạp còn mã hóa những protein trợ giúp cho quá trình xây dựng capsid của chúng. Những protein mà kết hợp với acid nucleic được biết với tên nucleoprotein, và sự kết hợp của những protein ở capsid với acid nucleic của virus được gọi là một nucleocapsid. Vỏ capsid và toàn bộ cấu trúc virus có thể được thăm dò vật lý (cơ học) thông qua kính hiển vi lực nguyên tử. Nhìn chung, có bốn hình thái virus chính:
Virus rất đa dạng về kích thước và hình dạng, được gọi chung là những hình thái của virus. Các tiểu đơn vị protein do virus mã hóa sẽ tự lắp ráp để tạo nên vỏ capsid, nhìn chung sẽ đòi hỏi sự có mặt của bộ gen virus.