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La estructura del virión de T4 es quizá la más complicada de todos los virus. El virión consiste en una cabeza icosaédrica alargada, esta cabeza lleva unida una cola compleja consistente en 20 proteínas diferentes que forman un tubo helicoidal rodeado por una vaina. Uno de los extremos de la cola está unido a la cabeza por un "cuello" con un "collar" y el otro extremo es una placa basal, a la que se unen largas fibras basales. Después de que el virión T4 se una a la célula hospedadora, la cola se contrae para hacer una pequeña incisión en la capa de peptidoglicano y en la membrana citoplasmática del hospedador e inyectar el genoma del fago dentro de la célula. El genoma de T4 es una molécula de DNA lineal de unos 170 kbp que codifica alrededor de 300 proteínas, muchas de las cuales son necesarias para la replicación del DNA del fago. A pesar que el virus no codifica su propia maquinaria de traducción, el genoma de T4 codifica ocho de sus propios tRNA.

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Una característica curiosa de los bacteriofagos con DNA o RNA pequeño son sus genes solapados. Normalmente los genomas de estos virus contienen pocos genes por lo tanto no pueden codificar la cantidad de proteína que necesitan y para solucionar esto algunos de sus marcos abiertos de lectura se solapan y así el virus puede producir más de un solo polipéptido desde un gen dado.

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Los bacteriófagos con cabeza y cola con genomas de DNA bicatenario se han usado como modelos de replicación vírica y se han podido descubrir  muchos de los principios fundamentales de la biología molecular y la genética. La primera serie de fagos con cola que se estudió fueron designados como T1, T2... hasta T7.  El T4 tiene un genoma mucho mayor que los otros fagos T y, junto con los fagos lambda, son probablemente los bacteriófagos mejor estudiados.

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Bacteriofagos  φX174, M13 y MS2, el cual son 3 fagos de Escherichia coli, que contienen genomas de cadena sencilla.

φX174: Presenta un virión icosaédrico de 25 nm de diámetro que contiene un genoma circular de cadena sencilla. Estos virus contienen solo unos pocos genes y dependen completamente de la maquinaria de replicación del ADN de la célula hospedadora.

M13: Bacteriofago filamentoso que también contiene un genoma circular de ADN, este junto al  φX174 son de cadena positiva, y son característicos de formar una forma replicativa de cadena doble antes de replicarse.

​El bacteriófago MS2: es un virus cuyo genoma de RNA codifica cuatro proteínas. La enzima más importante es la RNA replicasa, debido a que es la que replica el genoma vírico de RNA y es necesaria porque las células de animales y bacterias no poseen otras enzimas que sintetizan RNA.