蓝藻是原核细胞，虽然不具有细胞器膜和核膜，但有细胞膜，所以蓝藻的生物膜是细胞膜，蓝藻类细胞壁由两层组成，内层是纤维素的，外层是胶质衣鞘，以果胶质为主。

衣鞘（Sheath）在有些种类很稠密，有相当的厚度，有明显的层理。有的种类则没有层理，含水程度极高，以致不易观察到。相邻细胞的衣鞘可相融合，衣鞘中有时具棕、红、灰等非光合作用色素。细胞壁上含有黏质缩氨肽，是蓝藻区别于其他藻类的特征之一。蓝藻具有拟核，而不是真正的细胞核，它是一种初级型的细胞核，只具核质而无核仁和核膜。