Tảo lục đơn bào có chứa chlorophyll A và chlorophyll B, xanthophyll. Hình thái rất đa dạng: có loại đơn bào, có loại thành nhóm, có loại dạng sợi, có loại dạng màng, có loại dạng ống…phần lớn có màu lục như cỏ. Sắc lạp có thể có hình phiến, hình lưới, hình trụ, hình sao…. Thường có 2 đến 6 thylakoid xếp chồng lên nhau. Phần lớn có một hay nhiều pyrenoid nằm trong sắc lạp. Nhiệm vụ chủ yếu của pyrenoid là tổng hợp tinh bột. Trên sắc lạp của tảo lục đơn bào hay tế bào sinh sản di động của tảo lục có sợi lông roi (tiêm mao) dài bằng nhau và trơn nhẵn. Có loại trên bề mặt lông roi có một hay vài tầng vẫy nhỏ. Lông roi của tế bào di động
ở tảo lục thường có 2 sợi, một số ít có 4 sợi, 8 sợi hay nhiều hơn. Cũng có khi chỉ
có một sợi lông roi. Phần lớn tế bào tảo lục có một nhân. Một số ít có nhiều nhân. Với những tế bào bình thường, một tế bào Chlorella sẽ phân chia thành 4 tế bào con trong thời gian chưa đến 24 giờ. Kích thước tảo từ 2-10 µm. Tuổi thọ của một vòng đời tế bào Chlorella phụ thuộc vào cường độ ánh sáng mặt trời, nhiệt độ và nguồn dinh dưỡng.
Tảo lục có 3 phương thức sinh sản:
- Sinh sản sinh dưỡng: phân cắt tế bào, phân cắt từng đoạn tảo.
- Sinh sản vô tính: hình thành các loại bào tử vô tính, như bào tử tĩnh, bào tử
- Sinh sản hữu tính: có đẳng giao, dị giao và noãn giao.