Водоросли размножаются половым и бесполым путем.
Бесполое размножение осуществляется специальными клетками — спорами и зооспорами, которые образуются в особых органах или внутри вегетативных клеток. Споры неподвижны, а зооспоры могут передвигаться с помощью жгутиков. Те и другие покрыты оболочкой и образуются в большом количестве. Зооспоры чаще всего не отличаются от вегетативных клеток, из которых построено тело организма; после непродолжительного движения они теряют жгутики и прорастают в новую водоросль, как и обычные споры.
Вегетативное размножение у одноклеточных водорослей происходит делением клеток надвое, у многоклеточных — частями слоевища, у колониальных — распадением колоний. Как правило, бесполым способом водоросли размножаются, в благоприятных условиях. При ухудшении условий существования (высокая или низкая температура, накопление продуктов обмена в среде обитания при высокой плотности заселения, загрязнение водоемов) они приступают к половому размножению.
В основе полового размножения лежит слияние двух половых клеток — гамет. Мужские и женские гаметы могут развиваться на одной особи или на разных. В результате слияния гамет формируется зигота, из которой после прорастания образуется слоевище. При половом размножении потомство наследует признаки обеих родительских особей и в результате этого обладает новым сочетанием свойств, что увеличивает его шансы на выживание.