因病毒体积极小，用普通光学显微镜看不见，曾被称为“视外微生物”，电子显微镜发明后开始能看到病毒的真面目。最初看到的多是常见的烟草花叶病毒和马铃薯X病毒这些直棒状和线状的大型病毒，以后逐渐发现球状、杆菌状、弹状等。病毒有以下几种主要形态：
直棒状病毒（rod shaped virus）：病毒粒子呈螺旋对称的直杆状，中央轴芯清晰可见。包括300nm*18nm单一长度的烟草花叶病毒属、有两种长度短杆状粒子的烟草脆裂病毒属、真菌传杆状病毒属、花生丛簇病毒属、有三种或三种以上长度杆状粒子的大麦病毒属、马铃薯帚顶病毒属和甜菜坏死黄脉病毒属等。
线状病毒：病毒粒子呈柔软弯曲或较直的螺旋对称线状，一般为直径11～13nm，长600～2000nm不等。包括马铃薯Y病毒科和长线形病毒科的8个属，以及马铃薯X病毒属、发形病毒属、纤毛病毒属、葡萄病毒属、麝香石竹潜隐病毒属、青葱X病毒属、凹陷病毒属等，其中病毒粒子最长的是长线形病毒属，大小为2000nm*12nm。
细丝状病毒：是一种比较特殊的病毒形态，呈螺旋状、分枝状或环状细丝，如纤细病毒属、蛇形病毒属。
等轴球状病毒：病毒粒子呈二十面体对称的，直径在30nm左右的等轴状球形。这种类型的病毒最多，有单分体的番茄丛矮病毒科、伴生病毒科、黄症病毒科、南方菜豆花叶病毒属、芜菁黄花叶病毒属、玉米雷亚朵非纳病毒属，有二分体的豇豆花叶病毒科、悬钩子病毒属以及双分病毒科，有三分体的雀麦花叶病毒属、黄瓜花叶病毒属、等轴不稳环斑病毒属。另外还有直径大于50nm的等轴状病毒，如花椰菜花叶病毒科中的花椰菜花叶病毒属等4个属、番茄斑萎病毒属、呼肠孤病毒科中的植物呼肠孤病毒属等3个属。等轴状病毒中最大的粒子直径为70nm（呼肠孤病毒科），最小为17nm（烟草坏死卫星病毒）。
联体病毒：由两个小球状病毒连接在一起，18nm*30nm的双球状病毒。主要有双生病毒科中的玉米线条病毒属、曲顶病毒属、菜豆金色花叶病毒属。
弹状病毒：病毒粒子为直径50nm、长160～380nm、两端圆的弹状。如弹状病毒科的细胞质弹状病毒属和细胞核弹状病毒属。
杆菌状病毒：病毒粒子呈两端圆滑、侧边平行的杆菌状。包括杆状DNA病毒属、水稻东格鲁杆状病毒属，以及具有多种长度粒子的苜蓿花叶病毒属、油橄榄病毒属、欧尔密病毒属等。