绝大多数病毒是能通过细菌滤器的微小颗粒，因此必须借助于电子显微镜才能观察其具体形态和大小。测定病毒大小的单位是纳米 (nm，10^-9m)，多数病毒粒子的直径100nm 以下。

动物病毒多为球、卵或砖形。最大的是痘病毒 (poxvirus)，尺寸为(200~350)nm×(200~250)nm，大小近似于最小的原核微生物——支原体。用姬母萨、荧光染料或镀银等染色方法处理后，可以在光学显微镜下观察。最小的是口蹄疫病毒 (Foot-and-mouth disease virus)，直径仅10~22nm。相当于最大的蛋白质分子（血红素蛋白质）。

植物病毒多为杆、丝状，也有球状。较短的杆状病毒如苜蓿花叶病毒（Alfalfa mosaic virus），长约58nm，较长的杆状病毒如甜菜黄叶病毒（beet yellow mosaic virus），长约1250nm。烟草花叶病毒（Tobacco mosaic virus）长300nm，直径15nm。

细菌病毒或称噬菌体（phage），大多为蝌蚪状，也有微球形或丝状。从形态和核酸结构上可将噬菌体分为6个群，它们的形态都为蝌蚪状。