Клетки примитивных подвижных одноклеточных и колониальных водорослей, а также их зооспоры и гаметы не имеют клеточной стенки — защищены только плазмалеммой. У остальных водорослей клеточная стенка, так же как и у высших растений, состоит из фибриллярного скелета (целлюлозы) и аморфного матрикса (пектин, гемицеллюлоза). Особое строение клеточной стенки наблюдается у диатомовых водорослей. У них она имеет вид тонкого двустворчатого панциря, состоящего из кремниевого гидрогеля. Большая створка — эпитека надвинута на меньшую створку — гипотеку, как крышка на коробку. Створки могут быть круглыми, эллиптическими, треугольными. Эндоплазматический ретикулум выражен обычно слабо, наиболее разветвлен у зеленых водорослей. Относительно немногочисленные митохондрии располагаются у ядра и возле основания жгутиков. В процессе деления клетки у большинства водорослей в отличие от высших растений формируются центриоли. Органеллы — носители фотосинтезирующих пигментов у водорослей называют хроматофорами