En bakteriofag är ett virus som infekterar bakterier. bakteriofager, som först upptäcktes omkring 1915, har spelat en unik roll i viral biologi. De är kanske de bäst förståda virusen, men samtidigt kan deras struktur vara extremt komplex. En bakteriofag är i huvudsak ett virus som består av DNA eller RNA som är inneslutet i ett proteinshell. Proteinskalet eller kapsiden skyddar det virala genomet. Vissa bakteriofager, som T4-bakteriofagen som infekterar E coli, har också en proteinsvans som består av fibrer som hjälper till att fästa viruset till dess värd. Användningen av bakteriofager spelade en framträdande roll för att klargöra att virus har två primära livscykler: den lytiska cykeln och den lysogena cykeln.
Virus som dödar sin infekterade värdcell sägs vara virulent. DNA i denna typ av virus reproduceras genom den lytiska cykeln. I denna cykel fästes bakteriofagen till bakteriecelleväggen och injicerar dess DNA i värden. Det virala DNA replikerar och styr konstruktionen och sammansättningen av mer viralt DNA och andra virala delar. När de väl har samlats fortsätter de nyligen producerade virusen att öka i antal och bryter upp eller lyser sin värdcell. Lysis resulterar i förstörelsen av värden. Hela cykeln kan slutföras på 20 - 30 minuter beroende på olika faktorer såsom temperatur. Fagreproduktion är mycket snabbare än typisk bakterieproduktion, så hela bakteriekolonier kan förstöras mycket snabbt. De
lytisk cykel är också vanligt i djurvirus.Tempererade virus är de som reproducerar sig utan att döda sin värdcell. Tempererade virus reproduceras genom lysogen cykel och gå in i ett vilande tillstånd. I den lysogena cykeln införs viralt DNA i bakteriekromosomen genom genetisk rekombination. När det är infogat är det virala genomet känt som en profage. När värdbakterien reproduceras, replikeras profagesgenomet och vidarebefordras till varje bakteriell dottercell. En värdcell som bär en profet har potential att lysa, så kallas den en lysogen cell. Under stressande förhållanden eller andra triggers kan profeten byta från den lysogena cykeln till den lytiska cykeln för snabb reproduktion av viruspartiklar. Detta resulterar i lysering av bakteriecellen. Virus som infekterar djur kan också reproducera sig genom den lysogena cykeln. Herpesviruset går till exempel initialt in i den lytiska cykeln efter infektion och byter sedan till den lysogena cykeln. Viruset går in i en latent period och kan vara bosatt i nervsystemets vävnad i månader eller år utan att bli virulent. När det har utlösts går viruset in i den lytiska cykeln och producerar nya virus.
Bakteriofager kan också uppvisa en livscykel som skiljer sig lite från både de lytiska och lysogena cyklerna. I den pseudolysogena cykeln replikeras inte viralt DNA (som i den lytiska cykeln) eller införs i bakteriegenomet (som i den lysogena cykeln). Denna cykel inträffar vanligtvis när det inte finns tillräckligt med näringsämnen att stödja bakterietillväxt. Det virala genomet blir känt som en preprophage som inte replikeras i bakteriecellen. När näringsnivåerna återgår till ett tillräckligt tillstånd kan preprofagen antingen gå in i den lytiska eller lysogena cykeln.