Thermus aquaticus ten xeralmente forma cilíndrica cun diámetro de 0,5 μm a 0,8 μm. A forma de bacilo máis curta ten unha lonxitude de 5 μm a 10 μm. A forma filamentosa máis longa ten uha lonxitude variable que pode chegar a 200 μm. A bacteria bacilar ten tendencia a agregarse. As asociacións de varios individuos poden orixinar corpos esféricos de 10 μm a 20 μm de diámetro, tamén chamados corpos redondos ou rotundos.