นิวเคลียสเป็นออร์แกเนลล์ที่มีเยื่อหุ้ม (เรียกว่าเปลือกนิวเคลียส ) ซึ่งมีรูพรุน (เรียกว่ารูพรุนนิวเคลียร์ ) ภายในนิวเคลียสมีสารพันธุกรรมและวัตถุนิวเคลียร์ที่แขวนอยู่ในนิวเคลียส นิวคลีโอพลาสซึมเป็นวัสดุโปรโตพลาสต์ที่อยู่ภายในนิวเคลียส โครงสร้งนิวเคลียร์เหล่านี้ไม่มีอยู่ในเซลล์โปรคาริโอต นิวเคลียสของเซลล์ยูคาริโอตเป็นที่ซึ่งเกิดการจำลองแบบของ DNA (กระบวนการที่ส่วน DNA ถูกทำซ้ำ)  ชีวิต  และการถอดความ (กระบวนการที่ผลิตการถอดเสียง mRNA) เกิดขึ้น ในทางกลับกัน กระบวนการเหล่านี้เกิดขึ้นในไซโตพลาสซึมของเซลล์โปรคาริโอต การปรากฏตัวของนิวเคลียสทำให้สารพันธุกรรมและกระบวนการเหล่านี้แยกส่วน ซองจดหมายนิวเคลียร์ป้องกันการเข้ามาของโมเลกุลได้ง่าย และด้วยเหตุนี้จึงควบคุมการผ่านของโมเลกุลเข้าและออกจากนิวเคลียส มีตัวอย่างแม้ว่านิวเคลียสหายไปอย่าง เห็นได้ชัด ในระหว่างการแบ่งเซลล์ เปลือกนิวเคลียสจะสลายตัวเพื่อให้โครโมโซมแยกจากกันและเคลื่อนไปยังขั้วตรงข้าม จากนั้นจะปฏิรูปเพื่อแบ่งสารพันธุกรรมในแต่ละเซลล์ใหม่ทั้งสองเซลล์ นอกเหนือจากนิวเคลียสแล้ว ออร์แกเนลล์ที่จับกับเยื่อหุ้มเซลล์อื่นๆ ที่พบในเซลล์ยูคาริโอตซึ่งไม่มีอยู่ในเซลล์โปรคาริโอต ได้แก่ไมโตคอนเดรีย พลาส มิดเอนโดพลาสมิกเรติคูลัมเครื่องมือกอล ไจ ไลโซโซมและเอนโดโซม เนื่องจากการมีอยู่ของโครงสร้างไซโตพลาสซึมที่ใหญ่กว่า เซลล์ยูคาริโอตจึงมีขนาดใหญ่กว่าเซลล์โปรคาริโอตอย่างเห็นได้ชัด