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，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卜素，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O2，而其他光合細菌的電子供體一般為H2、H2S和S，不產生氧氣。
藍藻分布十分廣泛，遍及世界各地，但大多數（約75%）淡水產，少數海產；有些藍藻可生活在60～85℃的溫泉中；有些種類和菌、苔蘚、蕨類和裸子植物共生；有些還可穿入鈣質巖石或介殼中(如穿鈣藻類)或土壤深層中（如土壤藍藻）。
