不同细胞因子之间的结构上有很大的差异，一般，多数细胞因子为小分子多肽，分子量不超过60kD，多由100个左右的氨基酸组成。不同细胞因子之间无明显的氨基酸序列的同源性。
多数细胞因子以单体形式存在，少数因子如IL-5、IL-12、M-CSF、TGF-β等以双体形式存在。
给大多数细胞因子带有糖基，但这些糖基多与细胞因子的生物活性无关，可能起延长细胞因子体内半衰期的作用。