Сине-зеленые водоросли примитивны по своей организации. Их трудно связать с каким-либо другим отделом водорослей. Они в основном являются одноклеточными организмами, обычно соединяющимися в колонии. У некоторых клетки соединены в ценобии, давая внешнюю картину многоклеточности. Многие имеют и настоящую нитчатую многоклеточность.
Клетка имеет сильно ослизняющуюся оболочку. Цитоплазма всегда окрашена в периферической части, центральная же часть ее бесцветна. Окраска этой периферической части очень разнообразна — темно-зеленая, желто-зеленая, синевато-лиловая и определяется соотношением различных пигментов: хлорофилла, фикоциана (специфического для сине-зеленых водорослей), каротина, какого-то красного пигмента, близкого к фикоэритрину, и др. Эти пигменты находятся прямо в цитоплазме, так как пластид нет. Окрашенная периферическая зона протопласта носит название хроматоплазмы. Центральная часть бесцветна и называется центроплазмой. Настоящее оформленное ядро отсутствует, но диффузный ядерный материал и наличие в нем ДНК установлены. Запасным веществом является полисахарид гликоген, характерный для грибов.
Сине-зеленые водоросли — аэробные организмы. Они способны к синтезу углеводов, но используют также и распадающиеся органические вещества.
Живут они преимущественно в пресных и отчасти морских водоемах, богатых органическими соединениями. Их можно находить в изобилии и на суше — на берегах водоемов, в почвах и на поверхности почв. Они первыми заселяют бесструктурные минеральные почвы и совместно с бактериями подготовляют эти почвы для освоения их другими растениями. В слизи, выделяемой сине-зелеными водорослями, живущими в почве, поселяются азотусвояющие бактерии, но и сами сине-зеленые водоросли (многие из них) способны усваивать атмосферный азот. К ним относятся представители родов Gloeocapsa, Diplocystis, Aphanizomenon, Plectonema, Phormidium и др.
Размножаются сине-зеленые водоросли преимущественно делением клеток; обогащенные новыми клетками, колонии часто не распадаются. У нитчатых форм наблюдается образование гетероцист — крупных пустых клеток, образующихся на разных расстояниях по длине нити. Они вызывают распадение нити на отрезки из живых клеток, которые были заключены между гетероцистами; эти отрезки называются гормогониями и служат для расселения и размножения.
Половое воспроизведение отсутствует. Споры образуются у многих видов путем превращения в них обыкновенных вегетативных клеток. Оболочки их толстые, обеспечивающие сохранность живого содержимого. Сине-зеленые водоросли разделяют на два порядка: хроококковые (Chroococcales), объединяющие одноклеточные и колониальные виды (например, Gloeocapsa), и гормогониевые (Hormogonales), объединяющие многоклеточные нитчатые формы, соединяющиеся в колонии (например, Oscillatoria, Nostoc и др.).
Глеокапса малая (Gleocapsa minor) — одноклеточная, очень малая водоросль, живущая колониями на разнообразных субстратах. В сырых местах колонии имеют вид сильно ослизненных хлопьев сине-зеленого цвета, но бывают и другие окраски. Встречается она в шахтах, пещерах, на стенах домов и земляных оградах, а также в большом изобилии в почвах и на их поверхности .Широко распространена глеокапса в Среднеазиатских республиках, где она, с одной стороны, обогащает почвы азотом, с другой — разрушает породы, создает пещеры в горах, вызывает обвалы земляных строений, заборов и др. Размножается делением;при этом оболочки материнских клеток сохраняются и по мере дальнейших делений разрастаются, образуя семьи, заключенные в общую, исходную для этих поколений, оболочку. При полном расслизнении ее клетки высвобождаются.
Осциллярия (Oscillatoria) имеет нитчатую форму; ее плоские нити состоят из одного вертикально расположенного ряда клеток. Нить одиночная, на конце отогнутая, окруженная тонким слоем слизи; верхушка нити находится в колебательном состоянии. Размножается гормосрниями;распространена в стоячих пресных водоемах. Носток (Nostoc) — нитчатая водоросль, живущая большими колониями, соединяющимися в слизистые комки. Нити внутри комков извилистые, четковидные, с гетероцистами, обеспечивающими размножение гормогониями. Живет в почвах и водоемах. Стратоносток (Stratonostoc commune) образует летом черные корочки, в огромном количестве покрывающие поверхность почвы в полупустынях России; после дождей они оживают и в слизи размножаются.
