由于病毒多易于突變而且寄主的個(gè)體差異極大，一般研究病毒感染的實(shí)驗(yàn)均先利用細(xì)胞株來了解病毒的基本特性，例如外型結(jié)構(gòu)、生長週期長短、感染力的高低。單一牛痘病毒顆粒之質(zhì)量十分微小，只有約 5x10 -15g (5 fg)。

電子顯微鏡下牛痘病毒呈長磚塊形，長寬約 250nmx350nm，是屬于尺寸相當(dāng)大的病毒。牛痘病毒粒子成分複雜，單一的病毒顆粒包含約 80 種不同之病毒蛋白質(zhì)。相較于表面只有 2 種鞘膜蛋白質(zhì)的 HIV 及流感病毒牛痘病毒表面上的鞘膜蛋白質(zhì)多至 20 馀種；有些鞘膜蛋白質(zhì)參與病毒組裝過程、有些幫助病毒的移動(dòng)、另外至少有 16 種鞘膜蛋白質(zhì)直接參與牛痘病毒感染細(xì)胞的過程，其數(shù)目之多也是其他病毒無法望其項(xiàng)背。由于痘病毒有鞘膜，進(jìn)入細(xì)胞的過程中病毒必須先附著在細(xì)胞表面、接著去膜，病毒基因方可在細(xì)胞中大量複制。以牛痘為例，其病毒具有四個(gè)鞘膜蛋白質(zhì)（H3, A26, A27, D8 ) 以幫助附著于細(xì)胞表面上的glycosaminoglycans（GAG） 及 laminin。附著后的病毒會(huì)誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)像是 Akt, Erk 及 PKC 訊息活化，使病毒聚集到具有較多脂筏 ( lipid rafts ) 的特定表面區(qū)，并且加強(qiáng)細(xì)胞 Rac 蛋白質(zhì)之活化，以產(chǎn)生細(xì)胞肌動(dòng)蛋白質(zhì)之聚合（actin polymerization）作用，

將病毒以液飲 ( fluid phase endocytosis ) 之方式吞入細(xì)胞內(nèi)，此時(shí)的牛痘病毒被囊泡所包裹著，接下來，囊泡內(nèi)的環(huán)境酸性逐漸增強(qiáng)，活化病毒膜融合功用，驅(qū)使病毒鞘膜與囊泡膜融合，達(dá)到去膜的目的，使病毒基因體進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中