大多数甲藻是单细胞，少数种类是球胞型或丝状体。细胞球形、长椭圆形。细胞裸露或具细胞壁，有的壁薄，有的壁厚而硬，含有纤维素。纵裂甲藻由左、右两个

对称的半片组成，无纵沟和横沟。横裂甲藻的细胞壁由多个板片组成。板片有时具角、刺或突起，表面常有圆形孔纹或窝纹。板片的形态构造和组合情况是鉴定种的标准。横裂甲藻多具1横沟和1纵沟，横沟又称腰带，位于细胞中部偏下，横沟上部称上壳或上锥部，下部称下壳或下锥部，纵沟又称腹区，位于下壳腹面。载色体多数，盘状、片状、棒状或带状，多周生。电子显微镜下，载色体有3层膜包围，外层是载色体内质网膜，不与核膜相连，里边两层是载色体膜。光合片层是由3条类囊体叠成的束。含有叶绿素a和c、β-胡萝卜素、多甲藻[黄]素、硅甲藻素、甲藻素、硅藻黄素。由于黄色色素类的含量比叶绿素的含量大4倍，因此，载色体常呈黄绿色、橙黄色或褐色。同化产物是淀粉和油。有些甲藻具蛋白核。甲藻细胞核很大，分裂间期染色体也呈现浓缩的螺旋状态；染色体中组蛋白很少，DNA的复制有两种情况：一种 DNA在细胞生活的周期中，不间断地进行复制，这一点与原核细胞DNA的复制相似；另一种和真核细胞相似，DNA的复制是间断的，在一定时间内进行复制。细胞是有丝分裂，分裂时核膜核仁不消失，核内没有纺锤丝，染色体附着在核膜上或特殊的着丝点上；核膜凹陷形成沟管，沟管横贯细胞核，在沟管内的细胞质中有纺锤丝；中期没有真核所具有的中期板，后期核向两侧扩展，染色体移至核相对的两端，以环沟在核中部将核分开形成两个子核，称此种核为中核或甲藻核。甲藻的运动细胞有两条顶生或侧生鞭毛。顶生鞭毛中，1条直伸向前方是尾鞭型，另1条伸出后横向弯曲，是茸鞭型。侧生鞭毛是从横沟与纵沟交叉处的鞭毛孔伸出，其中1条在横沟中，是茸鞭型，叫横鞭毛，另1条沿纵沟向后方伸出，是尾鞭型，叫纵鞭毛。鞭毛鞘内有 9+2条轴丝。有些种类有眼点，眼点由脂粒构成，有的种类在脂粒外有1层膜包围。甲藻液泡，位于甲藻细胞体表层，是1种没有伸缩能力的囊状体，囊状体外端有1开口与外界相通，有渗透营养的作用。甲藻还有1种刺丝胞，刺丝胞是高尔基体长出来的，遇到敌人时放出刺丝胞，长约200微米，放出后不收回，被水溶解。