胶囊和粘液层
许多细菌细胞以胶囊或粘液层的形式分泌一些细胞外物质。粘液层与细菌松散相关，可以很容易地洗掉，而胶囊则紧紧地附着在细菌上并具有明确的边界。将细胞置于印度墨水的悬浮液中，可以在光学显微镜下看到胶囊。胶囊不包含墨水，并呈透明的光环围绕细菌细胞。胶囊通常是单糖（多糖）的聚合物，尽管炭疽杆菌的胶囊是由聚谷氨酸制成的。大多数胶囊是亲水的（“爱水”），可以通过防止水分流失来帮助细菌避免干燥（脱水）。胶囊可以保护细菌细胞免受白细胞的摄入和破坏（吞噬作用）。虽然逃避吞噬作用的确切机制尚不清楚，但可能是因为胶囊使细菌表面成分更加滑滑，从而帮助细菌逃脱了吞噬细胞的吞噬。肺炎链球菌中胶囊的存在是引起肺炎的最重要因素。失去形成胶囊能力的肺炎链球菌突变株很容易被白细胞吸收，不会引起疾病。在许多其他种类的细菌中也发现了毒性和胶囊形成的关系。
细胞外多糖材料的荚膜层可以将许多细菌包裹在生物膜中，并起许多作用。引起龋齿的变形链球菌将食物中的蔗糖分解，并使用其中一种糖来制造其胶囊，该胶囊紧紧地粘在牙齿上。被困在胶囊中的细菌利用其他糖来促进其新陈代谢，并产生一种强酸（乳酸），这种酸会侵蚀牙釉质。当铜绿假单胞菌在囊性纤维化患者的肺部定居时，会产生藻酸的厚荚膜聚合物，从而使细菌难以根除。人兽共患病菌的细菌分泌纤维素纤维，使细菌凝聚成絮状物，絮状物漂浮在液体表面上，并使细菌暴露于空气中，这是该菌属新陈代谢的必要条件。一些杆状细菌，例如Sphaerotilus，会分泌出化学上很复杂的长管状鞘，这些鞘包裹了大量细菌。这些细菌和许多其他环境细菌的外皮会被铁或锰的氧化物包裹。
鞭毛，菌毛和菌毛
许多细菌是活动的，能够游过液体介质或在固体表面滑行或成群移动。游泳和成群的细菌拥有鞭毛，鞭毛是运动所需的细胞外附属物。鞭毛是由单一类型的蛋白质制成的长螺旋状细丝，位于霍乱弧菌或铜绿假单胞菌的杆状细胞末端，或位于大肠杆菌的整个细胞表面。鞭毛可在革兰氏阳性和革兰氏阴性杆上发现，但在球菌中很少见，并被捕获在螺旋体的轴丝中。鞭毛的底部附着在细胞膜的基体上。在膜片上产生的原动力被用来转动鞭毛丝，就像涡轮机一样，由氢离子通过基体流入细胞驱动。当鞭毛沿逆时针方向旋转时，细菌细胞沿直线游动；反之亦然。顺时针旋转会导致向相反方向游泳，或者如果每个细胞中有多个鞭毛，则会随机翻滚。趋化作用使细菌能够调节其游泳行为，从而使其可以感知并向着增加水平的引诱剂化学物质迁移或远离驱避剂。
细菌不仅能够游向或滑向更有利的环境，而且还具有附肢，使它们能够粘附在表面上，并避免被流动的流体冲走。一些细菌，例如大肠杆菌和淋病奈瑟氏球菌，会产生从细菌表面延伸出来的直的，坚硬的，穗状的突起，称为菌毛（拉丁语为“线”或“纤维”）或菌毛（拉丁语为“头发”）。并附着在其他细胞上的特定糖上-对于这些菌株，分别是肠道或尿道上皮细胞。菌毛仅存在于革兰氏阴性细菌中。某些菌毛（称为性菌毛）用于允许一种细菌在称为交配的性交过程中识别并粘附另一种细菌（请参见下文的细菌繁殖）。许多水生细菌会产生酸性粘多糖保持力，使它们牢固地粘附在岩石或其他表面上。
