Els virus presenten una àmplia diversitat de formes i mides, anomenades "morfologies". Els virus són uns 100 vegades més petits que els bacteris. La majoria de virus estudiats tenen un diàmetre d'entre 10 i 300 nanòmetres. Alguns filovirus tenen una mida total de fins a 1.400 nm; tanmateix, només mesuren uns 80 nm de diàmetre. La majoria de virus no poden ser observats amb un microscopi òptic, de manera que s'utilitzen microscopis electrònics de rastreig i de transmissió per a visualitzar partícules víriques. Per a augmentar el contrast entre els virus i el rerefons s'utilitzen tincions denses en electrons. Són solucions de sals de metalls pesants com ara tungstè, que dispersenels electrons de les regions cobertes per la tinció. Quan les partícules víriques estan cobertes per la tinció (tinció positiva), s'obscureixen els detalls fins. La tinció negativa evita aquest problema, tenyint únicament el rerefons.
Una partícula vírica completa, coneguda com a virió, consisteix en àcid nucleic envoltat per una capa de protecció proteica anomenada càpsida. Les càpsides estan compostes de subunitats proteiques idèntiques anomenades capsòmers. Els virus tenen un "embolcall" lipídic" derivat de la membrana cel·lular de l'hoste. La càpsida està formada per proteïnes codificades pel genoma víric, i la seva forma és la base de la distinció morfològica.Les subunitats proteiques codificades pels virus s'autoassemblen per formar una càpsida, generalment necessitant la presència del genoma víric. Tanmateix, els virus complexos codifiquen proteïnes que contribueixen en la construcció de la seva càpsida. Les proteïnes associades amb els àcids nucleics són conegudes com a nucleoproteïnes, i l'associació de proteïnes de la càpsida vírica amb àcids nucleics vírics rep el nom de nucleocàpsida. En general, hi ha quatre tipus principals de morfologia vírica:
La majoria de virus que infecten els animals són icosaèdrics o quasi-esfèrics amb simetria icosaèdrica. Un icosàedre regular és la millor manera de formar una carcassa tancada a partir de subunitats idèntiques. El nombre mínim requerit de capsòmers idèntics és dotze, cadascun composat de cinc subunitats idèntiques. Molts virus, com els rotavirus, tenen més de dotze capsòmers i semblen esfèrics, tot mantenint aquesta simetria. Els capsòmers dels àpexs estan envoltats per cinc altres capsòmers i reben el nom de pentons. Els capsòmers de les cares triangulars estan envoltats per sis altres capsòmers i reben el nom d'hexons.
Els virus tenen una càpsida que no és ni purament helicoïdal, ni purament icosaèdrica, i que pot posseir estructures addicionals com ara cues proteiques o una paret exterior complexa. Alguns bacteriòfags tenen una estructura complex que consisteix en un cap icosaèdrics unit a una cua helicoïdal, que pot tenir una placa basa hexagonal amb fibres caudals proteiques que en sobresurtin.