病毒是由核酸和蛋白质组成的。所有成熟的病毒至少是由一种或几种蛋白质和一种核酸组成，只有少数几种例外，它们仅仅以核酸形式存在。有些病毒还含有一定量的脂类物质及碳水化合物，等等。
一个病毒粒子是由DNA或RNA病毒核酸构成髓核，髓核被称之为衣壳的蛋白质外壳所包围，髓核和衣壳统称为核衣壳。有些病毒的核衣壳外面包被着一层囊膜，囊膜由脂质、蛋白质和糖组成。
1.病毒的核酸
病毒是依靠核酸来遗传的，核酸携带着病毒的全部遗传信息，是病毒遗传和感染的物质基础。一种病毒的病毒颗粒只含有一种核酸，DNA或者RNA，它们以单链、双链或环状多核苷酸组成。一种病毒只有一种特定类型的核酸，DNA或RNA，这与某种特定类型的病毒起源有关。
不同种类的病毒其核酸含量有较大的差别。流感病毒的核酸不到病毒颗粒质量的1%，大肠杆菌噬菌体T2、T4、T6的核酸约占病毒颗粒的一半或更多。由于核酸是病毒的遗传物质，每种病毒颗粒中的核酸含量并不一致，其结构和功能也有一定的关系。结构复杂的病毒有较多的核酸，结构简单的病毒只需较少的核酸。
2.病毒的蛋白质
蛋白质是病毒的另一类主要成分，包括非结构蛋白和结构蛋白。非结构蛋白是指由病毒基因组编码的，在病毒复制或基因表达调控过程中具有一定功能，但不结合于病毒颗粒中的蛋白质。结构蛋白是指构成一个形态成熟的、有感染性的病毒颗粒所必需的蛋白质，包括壳体蛋白、包膜蛋白和毒粒酶等。
壳体蛋白是构成病毒壳体结构的蛋白质，由一条或多条多肽链折叠形成的蛋白质亚基，是构成壳体蛋白的最小单位。壳体蛋白的主要功能是：构成病毒的壳体，保护病毒的核酸；无包膜病毒的壳体蛋白参与病毒的吸附、侵入，决定病毒的宿主嗜性，同时它们还是病毒的表面抗原。
包膜蛋白是构成病毒包膜结构的蛋白质，包括包膜糖蛋白和基质蛋白两类，其主要功能是：是病毒的主要表面抗原，它们与细胞受体相互作用启动病毒感染发生，有些还介导病毒的侵入；还可能具有凝集脊椎动物红血球细胞、细胞融合以及酶等活性；基质蛋白构成膜脂双层与核衣壳之间的亚膜结构，具有支撑包膜、维持病毒结构的作用，并在病毒芽出成熟过程中发挥重要作用。
毒粒酶根据功能大致分为两类：一类参与病毒侵入、释放等过程，如T4噬菌体的溶菌酶；一类参与病毒的大分子合成，如逆转录病毒的逆转录酶。
3.病毒的脂质
许多病毒的包膜内存在有脂类化合物，如磷脂、脂肪酸、甘油丙酸脂和胆固醇等。这些脂类几乎都是由病毒粒子在细胞内成熟，在细胞膜处以葡生方式释放，直接从寄主细胞膜上得到。病毒脂类的存在与病毒的吸附和侵入有关。
4.病毒的碳水化合物
除病毒的核酸中所含戊糖外，有的病毒还含有少量的碳水化合物，为核糖或脱氧核糖和磷酸组成的核酸骨架。有包膜病毒中碳水化合物以寡糖侧链的形式与蛋白质结合形成包膜糖蛋白。
5.其他组成
在某些动物、植物病毒中存在多胺类有机阳离子，包括丁二胺、亚精胺、精胺等，它们大都结合于病毒核酸，对核酸的构型有一定影响。在某些病毒的病毒体中，还发现有其他的小分子量组分，如ATP，对噬菌体尾鞘收缩提供能量。
