Giống như hầu hết các flavirus khác, WNV là một loại virut có vỏ bọc đối xứng 20 mặt.[2] Tái tạo hình ảnh và kính hiển vi cryoelectron cho thấy virion 45-50 được bao phủ bởi lớp vỏ protein tương đối mịn; cấu trúc này tương tự như virus sốt xuất huyết, một loại Flavivirus khác.[2]. Vỏ protein được tạo thành từ hai protein cấu trúc: glycoprotein E và protein màng nhỏ M.[3] Protein E có nhiều chức năng bao gồm liên kết với thụ thể, gắn virus và xâm nhập vào tế bào thông qua phản ứng tổng hợp màng.