A principal diferença entre as células procarióticas e eucarióticas é que as células eucarióticas têm um núcleo e organelas ligadas à membrana, enquanto as células procarióticas não têm essas estruturas. As células procarióticas são as mais simples de todas as coisas vivas, e elas existem apenas como bactérias unicelulares. Todos os organismos multicelulares e bactérias de ordem superior são compostos de células eucarióticas.
Procariotos e eucariotos também diferem em termos de tamanho das células. De acordo com a Universidade de Maryland, as células procarióticas têm normalmente cerca de 0,2 a 2,0 micrômetros de diâmetro, enquanto as células eucarióticas têm entre 10 e 100 micrômetros de diâmetro. Embora ambos os tipos de células possam ter flagelos, a estrutura desses flagelos é diferente. As células procarióticas consistem em dois blocos de construção de proteínas, enquanto as de células eucarióticas são compostas por arranjos complexos de microtúbulos.
Embora as células procarióticas não contenham organelas ligadas à membrana, elas contêm ribossomos. No entanto, eles são menores do que os ribossomos encontrados nas células eucarióticas. O DNA das células procarióticas também é circular em vez de linear, como ocorre nos eucariotos. Os dois tipos de células também se dividem de maneiras diferentes: células procarióticas por fissão binária e células eucarióticas por mitose. A reprodução sexual em procariotos envolve apenas a transferência de fragmentos de DNA entre duas células, enquanto a reprodução sexual em células eucarióticas ocorre pelo processo de meiose.