藻类植物细胞含有各式各样的色素，而不同的色素组成标志着进化的不同方向，是分门的主要依据。 但所有的藻类都含有叶绿素a和光合作用系统Ⅱ并能利用水作为氢的供体，在光合作用中释放出氧气。现大气中的游离氧气主要是光合作用的产物，其中大半是藻类所产生。
藻类的色素主要有4类：叶绿素、藻胆蛋白、胡萝卜素和叶黄素，其中除叶绿素a以外，β-胡萝卜素也普遍存在于各种藻类，只是在隐藻门数量较少而已。此外，红藻门、和隐藻门还含有藻胆蛋白；隐藻门、甲藻门、黄藻门、金藻门、硅藻门和褐藻门含有叶绿素c；原绿藻门、屁藻门、绿藻门和轮藻门含有叶绿素b，在红藻门有的种类则含有叶绿素d。少数藻类在演化过程中营腐生或寄生生活，逐渐失掉叶绿素，成为没有色素的藻类。
