藍藻也叫藍細菌或藍綠藻。它和高等綠色植物、高等藻類壹樣，含有葉綠素a這種光合作用色素，在產氧光合作用的1960年代以前，也是作為藻類植物的壹個類群。現代技術的應用表明，其細胞核沒有核膜，沒有有絲分裂器，細胞壁類似於細菌。它由壹種粘液復合物(肽聚糖)組成，含有二氨基庚二酸，為革蘭氏陰性，因此現在傾向於將其歸類為原核微生物。
藍藻分布很廣，從熱帶到兩極，從海洋到高山，到處都有。土壤、巖石甚至樹皮或其他物體都可以成片生長；許多藍藻生長在池塘和湖泊中，形成膠束漂浮在水面上。有些在80℃以上的溫泉、鹹水湖或其他極端環境中是優勢或唯壹的光合生物。
藍藻的形態差異很大。已知有球形或桿狀單細胞和絲狀體，細胞直徑從普通細菌的大小(0.5-1微米)到60微米不等。如此大的細胞在原核微生物中可能很少見。但藍藻個體的直徑或寬度壹般為3-10微米。當許多個體聚集在壹起時，它們可以形成肉眼可見的大群體。如果生長茂盛，水的顏色可以隨著細菌的顏色而變化。
與其他原核生物相比，藍藻在化學組成上最獨特的特點是含有由兩個或兩個以上雙鍵組成的不飽和脂肪酸，而幾乎所有細菌都含有飽和脂肪酸和單壹不飽和脂肪酸(壹個雙鍵)。
藍藻的細胞壁精細結構與革蘭氏陰性菌相似。它們中的許多可以在細胞壁外持續分泌粘性物質，類似於細菌的被膜，並結合成群的細胞或細絲形成膠束或鞘。它們大多不用鞭毛就能“滑行”。壹些藍藻的滑行運動不是簡單的轉移，而是細絲的旋轉、反轉和彎曲。有的還可以做避光運動。
藍藻的光合機構具有原始的層狀結構，由多層膜組成，分布在細胞質中。層狀結構包含光合色素，如葉綠素a、藻膽蛋白和類胡蘿蔔素。藻膽素在光合作用中起輔助色素的作用，是藍藻所特有的。藻膽素還包括藻藍蛋白和藻藍蛋白。在大多數藍藻細胞中，藻藍蛋白占優勢，並與其他色素混合，使細胞呈現特殊的藍色，故稱藍藻。
很多藍藻細胞的南面都有氣泡。它的作用可能是讓細菌漂浮起來，讓它們待在光合作用最充足的地方。藍藻可以自己固氮，也可以自己固氮。有些種類有圓形的異形胞，壹般沿花絲分布或在壹端的單個地方分布(見2-71)。實驗證明，它是藍藻進行固氮的地方。異形細胞與相鄰的營養細胞有細胞間聯系，並在這些細胞之間交換物質。例如，光合作用的產物從營養細胞移動到異型細胞，而固氮的產物可以從異型細胞移動到營養細胞。異形細胞含有少量藻膽蛋白，具有光合系統I，能進行無氧光合作用，產生ATP高能鍵和還原性物質。異形細胞中存在固氮酶系統。當它在厭氧條件下生長時，它們產生固氮酶並在正常的營養細胞中固定氮。然而，壹些不形成異形胞的藻類，如能產生鞘膜的粘球菌屬(藍藻門)的幾種單細胞藻類，即使在有氧條件下也能固氮。可以想象，在藍細菌中發展了壹種不同的機制來維持其固氮酶的缺氧狀態。
藍藻的營養很簡單。不需要維生素，以硝酸鹽或氨為氮源。能夠固氮的物種很常見。它們大多數是專性光能生物，有些是專性光能自養生物，有些是趨化性異養生物。
因為藍藻是光自養生物，可以像綠色植物壹樣產生氧氣和光合作用，將CO2同化為有機物，很多物種還具有固氮作用。所以他們的生活條件和營養要求都不高。只要有空氣、陽光、水和少量無機鹽，就能大量生長。此外，細菌表面覆蓋著壹層膠質層來保持水分，具有很強的耐幹燥能力。即使是保存了87年的地木耳(又名念珠藻)幹品，在移植到合適的培養基中後也能繼續生長。上述生理特征可能是藍藻廣泛分布的主要原因。
藍藻沒有有性繁殖，以裂變為主，很少有種類有孢子。
已知具有固氮作用的藍藻有20多種，所以農業尤其是積極性成為維持土壤氮素營養水平的主要因素。在稻田中培養藍藻作為生物肥源可以提高土壤肥力。近年來，有報道稱有學者將藍藻作為人類的食物或輔助營養素，均獲得了理想的實驗結果。臨床上可用於治療肝硬化、貧血、白內障、青光眼、胰腺炎等疾病，對糖尿病、肝炎也有壹定療效。此外，藍藻可能是第壹個產生氧氣的光合生物，這是空氣由厭氧變為好氧的第壹個原因。由於其意義、實用功能和結構特點，它是壹種具有巨大經濟效益和理論價值的微生物，引起了生物學家的極大興趣，並做了大量的研究工作。
光合細菌的生物學特性
光合細菌廣泛分布於自然土壤、稻田、沼澤、湖泊、河流和海洋等。，主要分布在水生環境中能透光的缺氧區。光合細菌最適水溫15-400℃，最適水溫28-360℃，PSB營養豐富，細胞幹物質含蛋白質65%以上，蛋白質氨基酸組成比較齊全。細胞中還含有多種維生素，特別是B族維生素、Vb2、葉酸、泛酸和生物素，還含有大量的類胡蘿蔔素、輔酶Q等生理活性物質。因此，光合細菌具有很高的營養價值，這是其用作水產養殖的水培餌料和飼料添加劑的物質基礎。
光合細菌可以在有光、缺氧的環境中進行光合作用，利用光能進行光合作用，利用光能同化二氧化碳。與綠色植物不同，它們的光合作用不產生氧氣。光合細菌細胞中只有壹個光系統PSI。光合作用最初的氫供體是H2S(或壹些有機物)，而不是水。作為光合作用的結果，它產生H2，分解有機物，並固定空氣中的分子氮以產生氨。光合細菌在自身同化代謝的過程中，完成了自然物質循環中三個極其重要的化學過程:產氫、固氮和分解有機物。這些獨特的生理特征使得它們在生態系統中的地位極其重要。
水產養殖中使用的光合細菌主要是紅螺菌科的壹些種，如沼澤紅假單胞菌；
在自然界，新鮮海水通常每毫升含有近100個PSB細菌。光合細菌的細胞利用有機酸、氨基酸、氨、糖類等有機物和硫化氫作為供氧，通過光合磷酸化獲得能量。在水的光照下，它們可以直接降解有機物和氧硫化物並自我增殖，從而凈化水體。