藍細菌的細胞一般比細菌大，通常直徑為3～10μm，最大的可達60μm，如巨顫藍細菌。根據細胞形態差異，藍細菌可分為單細胞和絲狀體兩大類。單細胞類群多呈球狀、橢圓狀和桿狀，單生或團聚體，如粘杆藍細菌和皮果藍細菌等屬；絲狀體藍細菌是有許多細胞排列而成的群體，包括；有異形胞的，如魚腥藍細菌屬；無異形胞的，如顫藍細菌屬；有分支的，如費氏藍細菌屬醫學教|育網蒐集整理。

藍細菌細胞壁有內外兩層，外層為脂多糖層，內層為肽聚層。許多能不斷地向細胞壁外分泌膠粘物質，將一群細胞或絲狀體結合在一起，形成粘質糖被或鞘。細胞膜單層，很少有間體。大多數藍細菌無鞭毛，但可以“滑行”。

菌齡太老的話，細胞壁通透性變差，陽性菌也會被染成紅色。 乙醇脫色後，陽性細菌和陰性細菌都是藍色。 陽性顏色不一樣是因為操作過程或實驗室環境或其他原因會這樣，但是陰性只有是紅色或染色不夠淡些

革蘭氏染色法是細菌學中廣泛使用的一種鑑別染色法，1884年由丹麥醫師Gram創立。未經染色之細菌，由於其與周圍環境折光率差別甚小，故在顯微鏡下極難觀察

陽性紫色陰性紅色

。染色後細菌與環境形成鮮明對比，可以清楚地觀察到細菌的形態、排列及某些結構特徵，而用以分類鑑定。

藍細菌屬於細菌，是有細胞壁的

只是細菌的細胞壁和植物的細胞壁的成分不同。

藍藻細胞均具有細胞壁，其主要成分為肽聚糖，與真細菌類相同，均可被溶菌酶溶解。另外藍細菌的細胞壁中還有果膠、黏多糖、[7]胞壁酸、二氨基庚二酸(DAP)等[8]。絕大多數藍藻的細胞壁外均具有或厚或薄的膠質鞘，故藍藻也曾稱為黏藻[9]。