I poxvirus sono virus grandi e complessi dotati di una morfologia inusuale. Il genoma virale è associato con le proteine all'interno di una struttura centrale del disco, conosciuta come nucleoide. Il nucleoide è circondato da una membrana e due corpi laterali dalla funzione sconosciuta. Il virus ha un involucro esterno con uno strato molto spesso di proteine costellato sulla sua superficie. L'intero virione è leggermente pleimorfico, dalla forma ovoidale. Il "mimivirus" è uno dei più grandi virus caratterizzati, con un diametro del capside di 400 nm. I filamenti di proteine, si proiettano di 100 nm dalla superficie. Al microscopio elettronico, il capside appare esagonale, quindi è probabilmente icosaedrico. Nel 2011, i ricercatori hanno scoperto il più grande virus fino allora conosciuto in campioni di acqua prelevati dal fondo dell'oceano Pacifico al largo della costa di Las Cruces, in Cile. Provvisoriamente chiamato "Megavirus chilensis", può essere visto con un microscopio ottico di base. Nel 2013, il genere "pandoravirus" è stato scoperto in Cile e in Australia e possiede un genoma circa due volte più grande del "megavirus chilensis" e del "mimivirus".