O- špecifický antigénový polysacharid, tiež známy ako O-špecifický polysacharidový reťazec, sa nachádza na vonkajšej vrstve lipopolysacharidovej molekuly a pozostáva z niekoľkých až desiatok (až 40) oligosacharidových opakovaní. Každá oligosacharidová jednotka je oligosacharid zložený z 3 až 5 monosacharidov. Tieto monosacharidy sú zvyčajne neutrálne cukry a aminocukry. Štruktúra O antigénneho reťazca je najvariabilnejšou časťou lipopolysacharidového zloženia a jej rozmanitosť určuje antigénne charakteristiky rôznych gramnegatívnych kmeňov.

Antigén O gramnegatívnych baktérií má druhovú špecifickosť, ktorá je spôsobená rôznymi typmi, polohami distribúcie, smermi usporiadania a priestorovými konfiguráciami monosacharidov v jeho polysacharidovom reťazci. O antigén môže špecificky reagovať so zodpovedajúcimi protilátkami. Rôzne druhy Escherichia coli majú rôzne typy a usporiadania monosacharidov O antigénneho reťazca, ktoré tvoria špecifickú antigenicitu. Preto je reťazec O antigénu štrukturálnym základom sérologickej špecifickosti rôznych kmeňov. Táto štruktúra je tiež hlavným antigénnym determinantom gramnegatívnych kmeňov a väčšina z nich má špecifickosť gramnegatívnych kmeňov, čo môže spôsobiť špecifickú reakciu kmeňov. Podľa morfológie kolónií, keď chýba polysacharidový reťazec O-antigénu, ide o drsné baktérie a úplný polysacharidový reťazec O-antigénu tvoria hladké baktérie.