SARS病毒呈球形，直徑在100nm左右，是有包膜的單股正鏈RNA病毒，是所知道的最大的RNA病毒。與其他的冠狀病毒一樣，SARS病毒包膜上也有排列較寬、形如日冕的刺突蛋白（spike protein）。
冠狀病毒的S蛋白是該病毒的主要抗原成分和病毒與受體結合的部位，同時與病毒引起的細胞融合（cell fusion）有關。M蛋白是一種膜糖蛋白，參與病毒的出芽（budding）和包膜的形成（envelope formation）。
N蛋白是一種磷酸蛋白，功能尚不清楚，可能參與病毒核酸的合成。HE蛋白僅見于少數幾種毒株，可能與某些毒株的血凝特性有關。由于對SARS病毒的研究剛剛起步，其刺突蛋白種類及功能與其他冠狀病毒的異同尚待研究。
中國根據所完成的4株SARS病毒的基因序列，初步認為該病毒至少含有5個開放閱讀框，分別編碼病毒的基質糖M纖突蛋白E2或S，小外殼蛋白E或SM核衣殼蛋白。