放线菌的细胞核同细菌一样，都为拟核，其实质为一条共价、闭合、环状、以超螺旋形势存在的双链DNA分子，又称核质体。由于放线菌菌丝的细胞质是连通的，故起核质体的数目较多，为典型的多核细胞医|学教育网搜集整理。菌丝中所含的核质体数一般与菌丝的生长速度有关，在快速生长的菌丝中，核质体DNA可占细胞总体积的15%-20%。

放线菌种类很多，数放线菌具有发育良好的分支状菌丝体，少数为杆状或原始丝状的简单形态。菌丝大多无隔膜，其粗细与杆状细菌相似，直径为1微米左右。细胞中具核质而无真正的细胞核，细胞壁含有胞壁酸与二氨基庚二酸，而不含几丁质和纤维素。以与人类关系最密切、分布最广、种类最多、形态最典型的链霉菌属为例。链霉菌主要由菌丝和孢子两部分结构组成。