Los científicos han clasificado las algas de diversos modos. Tradicionalmente los botánicos han estudiado las formas inmóviles, mientras que las móviles, inclusive las fotosintéticas, han interesado igualmente a los zoólogos. Pero, una división simplista de las algas en animales y vegetales es incorrecta. Los actuales sistemas de clasificación incluyen las algas en el reino Protoctistas, junto con otros organismos eucariotas que carecen en realidad de tejidos especializados. En algunas clasificaciones, las líneas filogenéticas con formas pluricelulares se incluyen en el reino Vegetal. Las cianobacterias, sin embargo, se clasifican, junto con las bacterias, en el reino Móneras, que incluye a los organismos procariotas. Este sistema de clasificación continúa siendo penetrantemente debatido al tiempo que las nuevas indagaciones aumentan nuestro conocimiento sobre cómo estos organismos están asociados entre sí. Las indagaciones actuales recomiendan que existen, al menos, 16 líneas filogenéticas (conjuntos de organismos con un antepasado común). A una línea filogenética se le suele dar la categoría de un filo en zoología y de una división en botánica.
Las líneas filogenéticas de las algas se explican conforme específicas características. Entre ellas están: los pigmentos fotosintéticos, los productos de reserva, la estructura de la pared celular, los flagelos de las células móviles y la estructura del núcleo, el cloroplasto, el pirenoide (zona del cloroplasto que interviene en la formación de almidón) y la mancha ocular (orgánulo constituido por una gran concentración de lípidos).
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