Các sinh vật được phân loại là vi khuẩn khảo cổ có thành tế bào, chứa axit béo, có RNA polymerase phức tạp và có hệ thống trao đổi chất. Những đặc điểm này giúp phân biệt vi khuẩn khảo cổ với các sinh vật khác. Tuy nhiên, một số đặc điểm được chia sẻ với các sinh vật ở các vương quốc khác, bao gồm cả Sinh vật nhân chuẩn và Vi khuẩn.
Tất cả các vi khuẩn khảo cổ đều có thành tế bào, nhưng cấu trúc của thành khác nhau tùy thuộc vào loài. Vi khuẩn cổ thiếu peptidoglycan, giúp phân biệt chúng với các sinh vật có quan hệ họ hàng gần trong giới Vi khuẩn. Vi khuẩn cổ có màng lipid bao gồm các axit béo và có RNA polymerase phức tạp để phiên mã và sao chép các khuôn mẫu DNA thành các sản phẩm RNA. Archae cũng tiêu hóa bằng cách sử dụng một hệ thống trao đổi chất bên trong, diễn ra theo nhiều giai đoạn.
