由G和M組成的二糖以及聯在M上的四肽是肽聚糖的基本結構單位。聚糖鏈的長度亦因菌種而異,短到9個二糖單位，長到170多個二糖單位；1個二糖單位長10.3埃，所以總長度可從 100埃到1700埃左右。各個四肽鏈之間有交聯。在革蘭氏陰性菌,多半是兩條肽聚糖的肽鏈直接交聯,交聯的肽鏈占肽鏈總數的50%。而革蘭氏陽性菌則是通過另一條肽橋交聯，如：金黃色葡萄球菌的肽橋為五個甘氨酸組成的五肽，交聯的肽鏈占肽鏈總數的 75～100%。立體的交聯使肽聚糖形成多層次網狀結構。 革蘭氏陰性菌，因肽聚糖層次較少（如：大腸桿菌為3層，厚度約2～3納米），交聯程度較低,所以網狀結構疏松；而革蘭氏陽性菌，因肽聚糖層次較多（如：金黃色葡萄球菌約10層,枯草桿菌約20層,厚度可達10～50納米），交聯程度較高，網狀結構緊密。這兩類細菌在肽聚糖含量、厚度、層次和交聯程度上的差別，再加上細胞壁其他組份上的不同，反映在染色性質，對溶菌酶敏感程度和物質透過性質等方面都有很大的不同。少數如：嗜鹽菌，細胞壁結構特殊，不含肽聚糖。