藍藻是單細胞生物，沒有細胞核，但細胞中央含有核物質，通常呈顆粒狀或網狀，染色質和色素均勻的分佈在細胞質中。藍藻，原核生物，又叫藍綠藻，藍細菌；大多數藍藻的細胞壁外面有膠質衣，因此又叫粘藻。在所有藻類生物中，藍藻是最簡單、最原始的一種。該核物質沒有核膜和核仁，但具有核的功能，故稱其為原核（或擬核）。在藍藻中還有一種環狀DNA——質粒，在基因工程中擔當了運載體的作用。和細菌一樣，藍藻屬於“原核生物”。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，唯一的細胞器是核糖體。含葉綠素a，無葉綠素b，含數種葉黃素和胡蘿蔔素，還含有藻膽素（是藻紅素、藻藍素和別藻藍素的總稱）。其光合作用系統中具有葉綠素a和光系統Ⅱ，以水為電子供體，放出氧氣，而其他光合細菌的電子供體一般為H2、H2S和S，不產生氧氣。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，而且繁殖的也快，故使海水也呈紅色，紅海便由此而得名。