Основной структурной единицей тела водорослей, представленных одноклеточными и многоклеточными формами, является клетка.
Существуют различные типы клеток водорослей. По одной из классификаций различают клетки, содержащие типичные ядра (т.е. ядра, окруженные ядерными оболочками, мембранами), и клетки, не имеющие типичных ядер. Первый случай - эукариотическое строение клетки, второй - прокариотическое. Прокариотическое строение клетки имеют сине-зеленые и прохлорофитовые водоросли, эукариотическое - представители всех других отделов водорослей. Клетки водорослей имеют оболочку, цитоплазму, ядро, вакуоли с клеточным соком. Цитоплазма отграничена от окружающей среды плазматической мембраной.
В цитоплазме расположены митохондрии, рибосомы, хлоропласты. Окраска водорослей многообразна (зеленая, розовая, красная, оранжевая, почти черная, фиолетовая, голубая и др.), обусловлена тем, что одни водоросли содержат только хлорофилл, а другие - еще ряд пигментов, окрашивающих их в различные цвета. Все водоросли - автотрофные организмы, в процессе фотосинтеза они образуют органические вещества из неорганических.
Однако многие водоросли могут в определенных условиях переключаться на гетеротрофный способ питания или сочетать его с фотосинтезом. Процесс дыхания у водорослей протекает в каждой клетке. Из окружающей среды клетка поглощает кислород, использует его на окисление органических веществ. При этом освобождается энергия и образуется углекислый газ, который выделяется в окружающую среду. Окисление органических веществ происходит в митохондриях.