O特異性抗原多糖，又稱O特異性多糖鏈，簡稱O抗原或O側鏈，位于脂多糖分子的最外層，由數個至數十個（最多可達40個）寡糖重復單位（oligosaccharide repeat）構成，每個寡糖單位系由3~5個單糖組成的低聚糖，這些單糖通常為中性糖、氨基糖。O抗原鏈結構是脂多糖組成中最易發生變異的部分，它的多樣性決定了不同革蘭陰性菌株的抗原特性。

革蘭陰性菌的O抗原，具有種（species ）的特異性，這是因其多糖鏈中單糖的種類、分布位置、排列方向和空間構型各不相同所致。O抗原能與相應抗體起特異性反應，不同種類的大腸桿菌，O抗原鏈的單糖種類及排列不同，形成特異的抗原性，故O抗原鏈是不同菌種血清學特異性的結構基礎。該結構也是革蘭陰性菌株的主要抗原決定簇（determinant），大多具有革蘭陰性菌型的特異性，可引起菌型特異性反應。根據菌落形態，O抗原多糖鏈缺失時為粗糙型細菌（rough bact erium），完整O抗原多糖鏈為光滑型細菌（smooth bacterium）。