昆虫痘病毒的形态，大小不一。感染鞘翅目的痘病毒呈椭圆形，大小为450×250纳米，有一个侧体和单侧凹入的核心，表面具有直径22纳米的球状单位。

从鳞翅目和直翅目分离痘病毒也是椭圆形的，大小为350×250纳米，具有袖状侧体和圆柱形核心，表面有直径40纳米的球状单位。双翅目的痘病毒最小，呈砖形，有两个侧体和双凹的核心。本科病毒能形成椭圆形和纺锤形两种包涵体，直径12～20微米，病毒粒含有 5%的dsDNA,分子量为140～240×106。含有4种酶：核苷酸焦磷酸酶、依赖于DNA的RNA多聚酶、中性DNA酶和酸性DNA酶。　感病幼虫外表呈白色，病毒主要在血细胞和脂肪细胞的细胞质中增殖。　昆虫痘病毒与脊椎动物痘病毒在形态结构上十分相似，但它们之间没有共同的抗原。用昆虫痘病毒对乳鼠作脑内注射和腹腔注射未能感染，接种于鸡胚绒毛尿囊膜上也不形成痘斑。

本科为病毒粒最大的一类DNA病毒,结构复杂。病毒粒呈砖形或椭圆形，大小(300～450)×(170～260)纳米，氯化铯浮力密度1.1～1.33。有核心、侧体和包膜,核心含有与蛋白结合的病毒DNA。DNA为线型双链,分子量(85～240)×106,鸟嘌呤和胞嘧啶的碱基含量低。病毒粒中有30种以上的结构蛋白和几种酶，核心蛋白中含依赖于DNA的RNA多聚酶。病毒在细胞质内增殖,形成包涵体,病毒粒由微绒毛或由细胞裂解而释放。本科包括脊椎动物痘病毒和昆虫痘病毒2 亚科。脊椎动物痘病毒亚科包括 6个属和未定属的成员。正痘病毒属的成员产生可与病毒粒分开的血凝素，正痘和禽痘病毒属的成员耐乙醚，其他属则对乙醚敏感。除副痘和猪痘病毒属的成员外，均能在鸡胚绒毛尿囊膜增殖并形成痘疱。