Archaea dan bakteri adalah mikroorganisme bersel tunggal yang dikenal sebagai prokariota, tetapi ini adalah salah satu dari sedikit kesamaan yang mereka miliki. Meskipun keduanya terlihat samar-samar mirip jika dilihat melalui mikroskop, masing-masing mewakili kelompok makhluk yang sama sekali berbeda. Faktanya, archaea berbeda dari bakteri seperti halnya manusia, dalam hal biokimia dan struktur genetiknya. Archaea dan bakteri memiliki membran sel dan struktur sel yang berbeda, dan archaea ditemukan di lingkungan ekstrem di mana sebagian besar bakteri tidak dapat bertahan hidup.
Dinding sel bakteri mengandung zat yang dikenal sebagai peptidoglikan, sedangkan dinding sel archaea tidak. Archaea dan bakteri juga berbeda karena membran sel archaea memiliki struktur yang unik dan tidak mengandung lipid yang sama, atau lemak, yang ditemukan dalam membran sel organisme lain. Membran archaeal mengandung zat yang dikenal sebagai isoprena, yang membentuk struktur tahan panas dan tidak ada dalam membran sel bakteri.
Di dalam archaea, molekul sintesis protein yang disebut ribosom berbeda dari yang ditemukan pada bakteri, dan lebih dekat dengan ribosom yang ada dalam sel eukariotik. Sel eukariotik ditemukan pada manusia, hewan, tumbuhan, jamur dan protozoa. Enzim RNA polimerase, yang memungkinkan pembuatan RNA dalam sel, memiliki bentuk sederhana pada bakteri. Di archaea, itu lebih kompleks.
Archaea dan bakteri berbeda dalam lingkungan di mana mereka dapat bertahan hidup. Sementara bakteri hidup hampir di mana-mana, hanya archaea yang mampu bertahan dalam kondisi ekstrem yang keras, meskipun mereka juga ditemukan di tempat lain. Beberapa archaea, yang dikenal sebagai thermophiles, hidup di lingkungan yang sangat panas seperti ventilasi gunung berapi. Lainnya mampu menahan kondisi atau lokasi yang sangat asam atau basa tanpa oksigen. Beberapa tempat yang sangat asin, seperti Laut Mati, terlalu kering untuk sebagian besar organisme, tetapi archaea tertentu yang dikenal sebagai halofil dapat hidup di sana.
Tidak seperti bakteri, yang ditemukan pada tahun 1600-an, archaea baru terungkap pada tahun 1970-an ketika ditemukan bahwa prokariota tertentu memiliki susunan genetik yang berbeda dari bakteri. Tercatat bahwa ini juga merupakan prokariota yang hidup di lingkungan ekstrem, dan kelompok bentuk kehidupan baru dikenali. Ini berarti bahwa kehidupan dapat dibagi menjadi tiga kelompok utama, atau domain, yang dikenal sebagai eukariota, archaea, dan bakteri. Beberapa ahli berpikir bahwa kemampuan archaea untuk hidup dalam kondisi yang tidak ramah mungkin karena mereka adalah kelompok mikroba purba, awalnya disesuaikan dengan waktu ketika bumi lebih panas dan memiliki atmosfer yang penuh dengan metana dan amonia.