Les bactéries Gram négatif ont (sauf exception) une structure bi-membranée avec :

• une membrane externe
• un espace périplasmique, comportant notamment la paroi
• une membrane plasmique.

La membrane externe est principalement composée d’une bicouche de phospholipides, de protéines, notamment des porines et d’un composé non protidique appelé lipopolysaccharide ou LPS ayant un pouvoir pathogène. L’espace périplasmique se situe entre la membrane externe et la membrane plasmique et il contient notamment une couche de peptidoglycanes. Cette couche de peptidoglycanes est relativement mince chez les bactéries Gram négatif contrairement aux bactéries Gram positif.