念珠藻的形态特征独特，其藻体呈现为多细胞的丝状结构。这些丝状体可以是单一的，也可能由多个藻丝共同构成，它们被一个公共的胶质被包裹。藻丝排列成单列，其细胞形状多样，有的是球形、椭圆形，甚至圆柱形或腰鼓形，大小基本一致，或者从藻丝的基部逐渐变细至梢端。藻丝本身形态各异，可能是平直的，也可能是弯曲或规则地卷曲、旋绕，无分枝或呈现出各式各样的伪分枝状态。
念珠藻的胶鞘是其显著特征，它包裹在藻丝周围。胶鞘的颜色和质地各异，有的透明无色，有的则带有颜色，可能是均质的，也可能是具有层理的，有的胶状柔软，有的则较为坚韧。藻丝中通常存在异形胞，形状多样，如球形、长球形或锥形，它们的位置分布在藻丝的不同部位，如基部（基生）、营养细胞之间（间生）或藻丝两端（端生）。
在某些念珠藻属中，还可见到厚壁孢子的存在，它们可能位于基部或营养细胞之间，有时甚至在整个藻丝上除了异形胞之外，所有的营养细胞都能发育成厚壁孢子。繁殖方面，许多念珠藻属通过产生段殖体来进行，这是它们繁殖策略的一部分。
念珠藻目 Nostocales，蓝藻门的1目。念珠藻是原核细胞生物，细胞器只有核糖体 。