Các loài vi tảo có thể khác nhau đáng kể trong giá trị dinh dưỡng và thay đổi dưới các điều kiện nuôi cấy khác nhau. Một vài yếu tố có thể góp phần vào giá trị dinh dưỡng của vi tảo bao gồm kích thước và hình dạng, khả năng tiêu hóa (liên quan đến cấu trúc và thành phần của vách tế bào), thành phần sinh hóa (như các chất dinh dưỡng, enzyme và độc tố nếu có) và nhu cầu của động vật (Brown, 2002).
Vi tảo tăng trưởng đến pha tăng trưởng logarit muộn thường chứa 30 - 40% protein, 10 - 20% lipid và 5 - 15% carbohydrate. Các acid béo không no (PUFA) từ vi tảo docosahexaenoic acid (DHA), eicosapentaenoic acid (EPA) và arachidonic acid (AA) cần thiết cho các loại ấu trùng khác nhau. Hầu hết, vi tảo có tỷ lệ EPA cao (7 – 34%). Prymnesiophyte (như Pavlova spp. và Isochrysis sp.) và cryptomonad tương đối giàu DHA (0,2 - 11%) (Brown, 2002).
Hàm lượng vitamin có thể thay đổi giữa các loài vi tảo. Acid ascorbic có sự biến đổi lớn nhất (1 – 16 mg/g trọng lượng khô, tức 16 lần). Các vitamin khác thường cho thấy sự khác biệt 2 – 4 lần giữa các loài, tức là β-carotene 0,5 – 1,1 mg/g, niacin 0,11 – 0,47 mg/g, α-tocopherol 0,07 – 0,29 mg/g, thiamin 29 - 109 μg/g, riboflavin 25 - 50 μg/g, pantothenic acid 14 - 38 μg/g, folate 17 - 24 μg/g, pyridoxine 3,6 - 17 μg/g, cobalamin 1,8 – 7,4 μg/g, biotin 1,1 – 1,9 μg/g, retinol ≤ 2,2 μg/g và vitamin D < 0,45 μg/g (Brown, 2002).
Spirulina maximađược sử dụng như một chất phụ gia thực phẩm, giàu protein và các chất dinh dưỡng thiết yếu khác. Spirulina chứa các chất chống oxi hóa các acid phenolic (96,3 mg/l), tocopherol (18 mg/l) và ß-carotene (27,5 mg/l). Các hợp chất phenolic gồm các acid salicylic, trans-cinnamic, synaptic, chlorogenic, quimic và caffeic (Miranda et al., 1998).