Der Zellkern wird von einer Doppelmembran umschlossen. Der Stoffaustausch zwischen Kern und Zytoplasma erfolgt über die Kernporen. Außerdem geht der Zwischenraum der beiden Membranen (perinukläeärer Raum) direkt ins ER-Lumen über. Unterhalb der Kernmembran liegt die Kernlamina aus Intermediärfilamenten, die der Anheftung der Erbsubstanz (Chromatin) dient.
Schließlich enthält der Zellkern noch das Kernkörperchen (Nukleolus), der die ribosomale RNA synthetisiert.
Dabei gibt es zwei verschiedene Arten von Erbsubstanz: Das helle Euchromatin ist der aktive Anteil im Zellkern, das dunkle Heterochromatin dagegen inaktiv.

Die Grundsubstanz des Erbmaterials ist die Desoxyribonukleinsäure (DNA). Hierbei handelt es sich um ein langes Makromolekül mit einem Grundgerüst aus Phosphorsäure und dem Zucker Desoxyribose, an dem vier verschiedene Stickstoffmoleküle hängen: Adenin, Cytosin, Guanin und Thymin.