生物の主要な系統の1つ。真正細菌(バクテリア)、真核生物と共に、全生物界を3つに分類した3ドメインのうちの1つ。古細菌には多様な微生物が含まれ、代表例はメタン菌や高度好塩菌、高度好熱菌など。「肉眼で存在が判別できない生物」を意味する微生物には、真正細菌や古細菌の他に、真核生物である菌類の仲間がある。

 生命の基幹部分であるDNA複製に関与する酵素群は、古細菌では細菌と全く異なり、真核生物に類似している。また細胞壁を構成する脂質も、古細菌と細菌では異なる。古細菌はグリセロールにイソプレノイドアルコールがエーテル結合した脂質骨格を持つ。細菌と真核生物の細胞膜にはグリセロールに脂肪酸がエステル結合したリン脂質が使用されている。

 また、真核生物は細胞核やミトコンドリアなどの細胞小器官を持つが、古細菌は細菌と同じく核を持たない原核生物で、細胞小器官を持たない。

 生物の進化から見ると、真核生物は古細菌から進化し、真核生物の細胞小器官は真正細菌に由来することが分かっている。