O- polisakarida antigen khusus, juga dikenali sebagai rantai polisakarida khusus O, terletak pada lapisan paling luar molekul lipopolisakarida dan terdiri daripada beberapa hingga berdozen (sehingga 40) ulangan oligosakarida. Setiap unit oligosakarida ialah oligosakarida yang terdiri daripada 3 hingga 5 monosakarida. Monosakarida ini biasanya merupakan gula neutral dan gula amino. Struktur rantaian antigen O adalah bahagian komposisi lipopolisakarida yang paling berubah-ubah, dan kepelbagaiannya menentukan ciri-ciri antigen bagi strain gram-negatif yang berbeza.

Antigen O bakteria gram-negatif mempunyai kekhususan spesies, yang disebabkan oleh jenis yang berbeza, kedudukan pengedaran, arah susunan, dan konfigurasi spatial monosakarida dalam rantai polisakaridanya. Antigen O boleh bertindak balas secara khusus dengan antibodi yang sepadan. Jenis Escherichia coli yang berbeza mempunyai jenis dan susunan monosakarida rantai antigen O yang berbeza, membentuk antigenisiti tertentu. Oleh itu, rantai antigen O adalah asas struktur kekhususan serologi bagi strain yang berbeza. Struktur ini juga merupakan penentu antigen utama bagi strain gram-negatif, dan kebanyakannya mempunyai kekhususan strain gram-negatif, yang boleh menyebabkan tindak balas spesifik strain. Menurut morfologi koloni, apabila rantai polisakarida antigen O hilang, ia adalah bakteria kasar, dan rantai polisakarida antigen O yang lengkap adalah bakteria licin.