Arheje in bakterije so enocelični mikroorganizmi, znani kot prokarioti, vendar je to ena redkih stvari, ki jima je skupno. Čeprav sta si oba, gledano skozi mikroskop, videti bežno podobna, vsaka predstavlja popolnoma drugačno skupino bitij. Pravzaprav se arheje razlikujejo od bakterij tako kot ljudje, v smislu njihove biokemije in genetske strukture. Arheje in bakterije imajo različne celične membrane in celične strukture, arheje pa najdemo v ekstremnih okoljih, kjer večina bakterij ne bi mogla preživeti.
Celične stene bakterij vsebujejo snov, znano kot peptidoglikan, medtem ko celične stene arhej ne. Arheje in bakterije se razlikujejo tudi zato, ker imajo celične membrane arhej edinstveno strukturo in ne vsebujejo istih lipidov ali maščob, kot jih najdemo v celičnih membranah drugih organizmov. Arhealne membrane vsebujejo snov, znano kot izopren, ki tvori toplotno odporne strukture in ni prisotna v bakterijskih celičnih membranah.
Znotraj arhej se molekule, ki sintetizirajo beljakovine, imenovane ribosomi, razlikujejo od tistih v bakterijah in so bližje ribosomom, prisotnim v evkariontskih celicah. Evkariontske celice najdemo pri ljudeh, živalih, rastlinah, glivah in protozojih. Encim RNA polimeraza, ki omogoča proizvodnjo RNA v celicah, ima v bakterijah preprosto obliko. Pri arhejah je bolj zapleteno.
Arheje in bakterije se razlikujejo po okoljih, v katerih lahko preživijo. Medtem ko bakterije živijo skoraj povsod, so le arheje sposobne preživeti v hudih ekstremih, čeprav jih najdemo tudi drugod. Nekatere arheje, znane kot termofili, živijo v zelo vročih okoljih, kot so odprtine za vulkane. Drugi so sposobni vzdržati izjemno kisle ali alkalne pogoje ali lokacije brez kisika. Nekatera zelo slana mesta, kot je Mrtvo morje, so preveč suha za večino organizmov, vendar lahko tam živijo nekatere arheje, znane kot halofili.
Za razliko od bakterij, ki so bile odkrite v 1600-ih, so arheje prišle na dan šele v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja, ko je bilo ugotovljeno, da imajo nekateri prokarioti drugačno genetsko sestavo kot bakterije. Ugotovljeno je bilo, da so to tudi prokarioti, ki živijo v ekstremnih okoljih, in prepoznana je bila nova skupina življenjskih oblik. To je pomenilo, da bi lahko življenje razdelili na tri glavne skupine ali domene, znane kot evkarionti, arheje in bakterije. Nekateri strokovnjaki menijo, da je sposobnost arhej, da živijo v negostoljubnih razmerah, morda zato, ker so starodavna skupina mikrobov, prvotno prilagojena času, ko je bila zemlja bolj vroča in je imela ozračje, polno metana in amoniaka.