大多数蓝藻的细胞壁外面有胶质衣,因此又叫粘藻.没有细胞核,但细胞中央含有核物质,通常呈颗粒状或网状,染色质和色素均匀的分布在细胞质中.该核物质没有核膜和核仁,但具有核的功能,故称其为原核（或拟核）.在蓝藻中还有一种环状DNA——质粒,在基因工程中担当了运载体的作用.
蓝藻细胞内的原生质体不分化成细胞质和细胞核,而分化成周质和中央质两部分.周质位于细胞壁的内面,中央质的四周,蓝藻的光合作用色素如叶绿素a,藻蓝素和藻红素等就存在于周质的光合片层中.中央质位于细胞的中央,不具核膜和核仁但有染色质,故又叫原始核或原核
蓝藻不具叶绿体、线粒体、高尔基体、中心体、内质网和液泡等细胞器,唯一的细胞器是核糖体.含叶绿素a,无叶绿素b,含数种叶黄素和胡萝卜素,还含有藻胆素（是藻红素、藻蓝素和别藻蓝素的总称）.