Arheje i bakterije su jednostanični mikroorganizmi poznati kao prokarioti, ali to je jedna od rijetkih stvari koje imaju zajedničko. Iako oboje izgledaju nejasno slično kada se gledaju kroz mikroskop, svaki predstavlja potpuno drugačiju skupinu stvorenja. Zapravo, arheje se razlikuju od bakterija koliko i ljudi, u smislu njihove biokemije i genetske strukture. Arheje i bakterije imaju različite stanične membrane i stanične strukture, a arheje se nalaze u ekstremnim okruženjima gdje većina bakterija ne bi mogla preživjeti.
Stanične stijenke bakterija sadrže tvar poznatu kao peptidoglikan, dok stanične stijenke arheja ne. Arheje i bakterije se također razlikuju po tome što stanične membrane arheja imaju jedinstvenu strukturu i ne sadrže iste lipide ili masti koje se nalaze u staničnim membranama drugih organizama. Arhealne membrane sadrže tvar poznatu kao izopren, koja tvori strukture otporne na toplinu i nije prisutna u membranama bakterijskih stanica.
Unutar arhea, molekule koje sintetiziraju proteine nazvane ribosomi razlikuju se od onih koje se nalaze u bakterijama i bliže su ribosomima prisutnim u eukariotskim stanicama. Eukariotske stanice nalaze se kod ljudi, životinja, biljaka, gljiva i protozoa. Enzim RNA polimeraza, koji omogućuje proizvodnju RNK u stanicama, ima jednostavan oblik u bakterijama. Kod arheja je složeniji.
Arheje i bakterije razlikuju se u okruženju u kojem mogu preživjeti. Dok bakterije žive gotovo posvuda, samo su arheje sposobne preživjeti u teškim ekstremima, iako ih ima i drugdje. Neke arheje, poznate kao termofili, žive u vrlo vrućim okruženjima kao što su otvori vulkana. Drugi su u stanju izdržati ekstremno kisele ili alkalne uvjete ili mjesta bez kisika. Neka vrlo slana mjesta, poput Mrtvog mora, previše su suha za većinu organizama, ali određene arheje poznate kao halofili mogu tamo živjeti.
Za razliku od bakterija, koje su otkrivene u 1600-ima, arheje su izašle na vidjelo tek 1970-ih kada je otkriveno da određeni prokarioti imaju drugačiji genetski sastav od bakterija. Uočeno je da su to također prokarioti koji žive u ekstremnim okruženjima, a prepoznata je i nova skupina životnih oblika. To je značilo da se život može podijeliti u tri glavne skupine, ili domene, poznate kao eukarioti, arheje i bakterije. Neki stručnjaci smatraju da sposobnost arheja da žive u negostoljubivim uvjetima može biti zato što su drevna skupina mikroba, izvorno prilagođena vremenu kada je Zemlja bila toplija i imala atmosferu punu metana i amonijaka.