藍藻不具葉綠體、線粒體、高爾基體、中心體、內質網和液泡等細胞器，含葉綠素a，無葉綠素b，含有數種葉黃素和胡蘿卜素，還含有藻膽素（是藻紅素、藻藍素和別藻藍素的總稱）。一般說，凡含葉綠素a和藻藍素量較大的，細胞大多呈藍綠色。同樣，也有少數種類含有較多的藻紅素，藻體多呈紅色，如生於紅海中的一種藍藻，名叫紅海束毛藻，由於它含的藻紅素量多，藻體呈紅色，而且繁殖得也快，故使海水也呈紅色，紅海便由此而得名。藍藻雖無葉綠體，但在電鏡下可見細胞質中有很多光合膜，叫類囊體，各種光合色素均附於其上，光合作用過程在此進行。藍藻的細胞壁和細菌的細胞壁的化學組成類似，主要為肽聚糖（糖和多肽形成的一類化合物）；貯藏的光合產物主要為藍藻澱粉和藍藻顆粒體等。細胞壁分內外兩層，內層是纖維素的，少數人認為是果膠質和半纖維素的。外層是膠質衣鞘以果膠質為主，或有少量纖維素。內壁可繼續向外分泌膠質增加到膠鞘中。有些種類的膠鞘很堅密並且有層理，有些種類膠鞘很易水化，相鄰細胞的膠鞘可互相融合。膠鞘中可有棕、紅、灰等非光合作用色素。藍藻的藻體有單細胞體的、群體的和絲狀體的。最簡單的是單細胞體。有些單細胞體由於細胞分裂後子細胞包埋在膠化的母細胞壁內而成為群體，如若反複分裂，群體中的細胞可以很多，較大的群體可以破裂成數個較小的群體。有些單細胞體由於附著生活，有了基部和頂部的極性分化，絲狀體是由於細胞分裂按同一個分裂麵反複分裂、子細胞相接而形成的。有些絲狀體上的細胞都一樣，有些絲狀體上有異形胞的分化，有的絲狀體有偽枝或真分枝，有的絲狀體的頂部細胞逐漸尖窄成為毛體，這也叫有極性的分化。絲狀體也可以連成群體，包在公共的膠質衣鞘中，這是多細胞個體組成的群體。
藍藻的繁殖方式有兩類，一為營養繁殖，包括細胞直接分裂（即裂殖）、群體破裂和絲狀體產生藻殖段等幾種方法，另一種為某些藍藻可產生內生孢子或外生孢子等，藍藻的繁殖以進行無性生殖。孢子無鞭毛。目前尚未發現藍藻有真正的有性生殖。
藍藻是最早的光合放氧生物，對地球表麵從無氧的大氣環境變為有氧環境起了巨大的作用。有不少藍藻（如魚腥藻）可以直接固定大氣中的氮（原因：含有固氮酶，可直接進行生物固氮），以提高土壤肥力，使作物增產。還有的藍藻可食用，如著名的發菜和普通念珠藻（地木耳）、螺旋藻等。
藍藻的代表植物
單細胞或群體類型的代表
1色球藻屬屬於色球藻目。植物體為單細胞或群體。單細胞時，細胞為球形，外被固體膠質鞘。群體是由兩代或多代的子細胞在一起形成的，每個細胞都有個體膠質鞘，同時還有群體膠質鞘包圍著。細胞呈半球形，或四分體形，在細胞相接處平直。膠質鞘透明無色，浮遊生活於湖泊、池塘、水溝，有時也生活在濕地、樹幹或滴水的岩石上。
2微囊藻屬屬於色球藻目。植物體是球形、不規則形或具有很多穿孔的浮遊性群體。群體細胞很多，均勻地分布在無結構的基質中。細胞球形，多數具有氣泡。
微囊藻分泌一種能抑製其他藻類生長的物質，有些種類還可以產生一種叫做“致死因子”的毒素，能毒害攝食藻類的動物。夏季在營養豐富的水中大量繁殖，形成水華，危害水生動物。
色球藻目中除上述兩屬外，常見的還有粘球藻屬、粘杆藻屬、平裂藻屬和腔球藻屬。
3管孢藻屬屬於管孢藻目。植物體單細胞，長杆形，有極性分化，以基部附著於水生的被子植物、苔蘚植物、藻類植物或其他植物體上。細胞以產生外生孢子進行生殖。
管孢藻目中常見的還有皮果藻屬，以內生孢子進行生殖。
絲狀體的代表
1顫藻屬屬於顫藻目。植物體是一列細胞組成的絲狀體。絲狀體常叢生，並形成團塊。細胞短圓柱狀，長比寬短，無膠質鞘，或有一層不明顯的膠質鞘。絲狀體能前後運動，或左右擺動，故稱顫藻。以藻殖段進行繁殖。
魚腥藻生於濕地或淺水中。與顫藻極易混淆的席藻屬，在藻絲外邊有明顯的膠質鞘。
2念珠藻屬屬於顫藻目。植物體是由一列細胞組成不分枝的絲狀體。絲狀體常常是無規則地集合在一個公共的膠質鞘中，形成肉眼能看到或看不到的球形體、片狀體或不規則的團塊，排成一行如念珠。絲狀體有個體膠質鞘，或無個體膠質鞘。異形胞壁厚。以藻殖段進行繁殖。絲狀體上有時有厚壁孢子。