Водоросли имеют простое строение, которое представлено слоевищем или талломом. Это тело не разделено на органы, такие как корень, стебель и листья, и не имеет сосудистой системы. У клеток водорослей присутствуют особенности, характерные для растительных клеток, такие как клеточная стенка, вакуоль с клеточным соком и пластиды. Хлоропласты, которые содержат хлорофилл, могут иметь различные формы (спиральной, лентовидной, чашевидной и т.д.) и называются хроматофорами. Кроме хлорофилла, в клетках водорослей могут находиться и другие пигменты, придающие им различные окраски (жёлтые, оранжевые, красные, синие). 
Размеры водорослей варьируются от микроскопических (тысячные доли миллиметра) до нескольких десятков метров.