Vi khuẩn cổ đại là vi sinh vật đơn bào có thể sống trong môi trường khắc nghiệt và có sự khác biệt đáng kể về mặt sinh học so với vi khuẩn thông thường. Trong hệ thống phân loại ba miền dành cho sinh vật sống, vi khuẩn cổ đại thuộc nhóm miền cổ thụ.
Có ba nhóm vi khuẩn cổ đại chính. Nhóm crenarchaeota bao gồm các vi sinh vật sống trong môi trường cực kỳ nóng, lạnh hoặc axit, chẳng hạn như gần các miệng phun thủy nhiệt. Nhóm euryarchaeota bao gồm các vi sinh vật sống trong môi trường cực kỳ mặn hoặc không có oxy, chẳng hạn như trong hồ muối và hệ tiêu hóa của động vật có vú. Nhóm korarchaeota chứa các vi sinh vật nguyên thủy phần lớn chưa được kiểm soát vào năm 2014 và sống trong các suối nước nóng và hồ bơi obsidian
Vi khuẩn cổ đại tương tự như vi khuẩn thực sự vì chúng là sinh vật nhân sơ, có nghĩa là chúng không có nhân thực sự mà được ngăn cách với phần còn lại của tế bào bằng một lớp màng. Thay vào đó, DNA của chúng được cuộn trong một phần của tế bào được gọi là nucleoid. Mặt khác, không giống như vi khuẩn thực sự, vi khuẩn cổ đại lấy năng lượng từ nhiều nguồn khác nhau, chẳng hạn như hydro, ion kim loại và amoniac, và màng tế bào của chúng có cấu trúc khác, với chất béo liên kết ete thay vì liên kết este. chất béo được tìm thấy trong màng của vi khuẩn thực sự.