Hình thái của SARSr-CoV tuân theo tính chất chung của họ virus corona. Virus có dạng các hạt đa hình lớn với cấu trúc bề mặt rộng tạo thành hào quang (corona) xung quanh khi nhìn từ kính hiển vi điện tử.[28] Kích thước các hạt virus trong khoảng 80–90 nm. Màng bọc của virus khi nhìn qua kính hiển vi điện tử có dạng như hai lớp vỏ electron dày đặc.[29]

Màng bọc virus bao gồm một lớp lipid kép là nơi các protein màng (M), màng bọc (E) và gai (S) bám vào.[30] Các protein gai giúp cho virus có được cấu trúc bề mặt rộng. Sự tương tác của protein gai với thụ thể tương ứng của tế bào chủ là điểm quan trọng trong việc xác định tính hướng mô, tính lây nhiễm và vùng loài của virus.[31][32]

Bên trong màng bọc là vỏ bọc nhân được cấu tạo từ nhiều bản sao protein vỏ bọc nhân (N), có tác dụng bảo vệ cho bộ gen ARN chuỗi đơn dương (~30 kb) được tổ chức dưới dạng chuỗi liên tục.[33][34] Lớp màng lipid kép, các protein màng và vỏ bọc nhân bảo vệ cho virus khi ở bên ngoài vật chủ.[35]