四膜蟲與一般人所熟知的草履蟲（Paramecium）在形態生理上十分相似。四膜蟲外觀呈橢圓長梨狀，體長約50微米，全身布滿數百根4～6微米長的纖毛，纖毛排列成數十條縱列，是不同種間纖毛蟲分類的特征之一。四膜蟲身體前端具有口器（oral apparatus），有三組三列的口部纖毛，早期在光學顯微鏡下觀察時看似有四列膜狀構造，因此據以命名。原生動物門寡膜綱膜口目四膜科四膜蟲屬的通稱。已知有10余種，主要產自淡水，也有的生活于咸水或溫泉中。四膜蟲的生殖方式分為有性生殖和無性生殖兩種。在外界營養成分不足時，可以引起四膜蟲的有性生殖。

四膜蟲長期以來作為實驗生物做了大量營養生長和藥物學方面的研究，是真核細胞基因工程研究的理想材料。同時，四膜蟲作為第一種實現細胞同步化的真核生物可以進行無菌純培養，而且生長快（2～2.5小時一代）；比較基因組的研究也顯示嗜熱四膜蟲較酵母等模式生物（model organism）和人類具有更高程度的功能保守性；加之已建立了四膜蟲成熟的基因操作技術。因此，四膜蟲是開展真核生物基因功能研究的良好模式生物，基因芯片分析平臺的建立將有力推動利用四膜蟲在基因組水平開展真核生物重要代謝通路及基因調控網絡的研究工作。

四膜蟲易于在實驗室里培養，用這種生物當作范例與工具，研究各種基礎生物學的現象，適于作為生化純化分析、環境污染物毒性評價的生物材料來源。四膜蟲細胞最大的特點是在一個細胞中有兩種核：小核和大核。具有眾多染色體的四膜蟲大核好比一個豐富的資源庫，為研究遺傳物質DNA代謝所需的分子提供了基礎。這也是作為染色體末端的端粒最早在四膜蟲中發現的重要原因。 在過去50年中，科研人員在以四膜蟲為實驗對象的基礎研究中取得了一系列突破性成果。如20世紀60年代第一個微管動力蛋白的發現、70年代端粒的發現、80年代核酶與端粒酶的發現，90年代組蛋白乙酰化翻譯后修飾功能的發現成為當下熱點研究表觀遺傳學的經典文獻之一，“大核DNA重整中RNAi機制的存在”被評為2002年美國Science雜志十大科學發現之一。