Een bacteriofaag is een virus dat bacteriën infecteert. Bacteriofagen, voor het eerst ontdekt rond 1915, hebben een unieke rol gespeeld in de virale biologie. Het zijn misschien wel de best begrepen virussen, maar tegelijkertijd kan hun structuur buitengewoon complex zijn. Een bacteriofaag is in wezen een virus dat bestaat uit DNA of RNA dat is ingesloten in een eiwitschaal. De eiwitschaal of capside beschermt het virale genoom. Sommige bacteriofagen, zoals de T4-bacteriofaag die infecteert E coli, hebben ook een eiwitstaart die is samengesteld uit vezels die helpen het virus aan zijn gastheer te hechten. Het gebruik van bacteriofagen speelde een prominente rol bij het verhelderen dat virussen twee primaire levenscycli hebben: de lytische cyclus en de lysogene cyclus.
Virussen die hun geïnfecteerde gastheercel doden, zouden virulent zijn. Het DNA in dit type virussen wordt gereproduceerd via de lytische cyclus. In deze cyclus hecht de bacteriofaag zich aan de bacteriële celwand en injecteert het zijn DNA in de gastheer. Het virale DNA repliceert en stuurt de constructie en assemblage van meer viraal DNA en andere virale delen. Eenmaal samengesteld, blijven de nieuw geproduceerde virussen in aantal toenemen en breken ze open of lyseren ze hun gastheercel. Lysis leidt tot de vernietiging van de gastheer. De hele cyclus kan in 20 - 30 minuten worden voltooid, afhankelijk van verschillende factoren zoals temperatuur. Faagreproductie is veel sneller dan typische bacteriële reproductie, dus hele kolonies bacteriën kunnen zeer snel worden vernietigd. De
lytische cyclus komt ook veel voor bij dierlijke virussen.Gematigde virussen zijn virussen die zich voortplanten zonder hun gastheercel te doden. Gematigde virussen planten zich voort via de lysogene cyclus en ga in een rusttoestand. In de lysogene cyclus wordt het virale DNA door genetische recombinatie in het bacteriële chromosoom ingebracht. Eenmaal ingebracht, staat het virale genoom bekend als een profaag. Wanneer de gastheerbacterie reproduceert, wordt het profaaggenoom gerepliceerd en doorgegeven aan elke bacteriële dochtercel. Een gastheercel die een profaag draagt, kan lyseren, daarom wordt het een lysogene cel genoemd. Onder stressvolle omstandigheden of andere triggers kan de profaag overschakelen van de lysogene cyclus naar de lytische cyclus voor een snelle reproductie van virusdeeltjes. Dit resulteert in lysis van de bacteriële cel. Virussen die dieren infecteren, kunnen zich ook voortplanten via de lysogene cyclus. Het herpesvirus komt bijvoorbeeld in eerste instantie na infectie in de lytische cyclus en schakelt dan over naar de lysogene cyclus. Het virus komt in een latente periode en kan maanden of jaren in het zenuwstelselweefsel verblijven zonder virulent te worden. Eenmaal geactiveerd, komt het virus in de lytische cyclus en produceert het nieuwe virussen.
Bacteriofagen kunnen ook een levenscyclus vertonen die een beetje verschilt van zowel de lytische als lysogene cycli. In de pseudolysogene cyclus wordt het virale DNA niet gerepliceerd (zoals in de lytische cyclus) of ingebracht in het bacteriële genoom (zoals in de lysogene cyclus). Deze cyclus vindt meestal plaats wanneer er niet voldoende voedingsstoffen beschikbaar zijn om te ondersteunen bacteriële groei. Het virale genoom wordt bekend als a preprofaag dat wordt niet gerepliceerd binnen de bacteriële cel. Zodra de nutriëntenniveaus weer voldoende zijn, kan de preprofaag de lytische of lysogene cyclus binnengaan.