Клетки одноклеточных водорослей при бесполом размножении делятся надвое. Сначала в них делится ядро, затем разделяются вакуоли, глазок, хроматофор и другие компоненты. Из одной клетки могут возникать две, четыре или восемь дочерних клеток. У ряда водорослей дочерние клетки имеют жгутики и называются зооспорами. Такие клетки способны активно передвигаться в воде и, таким образом, расселяться. Позже зооспоры превращаются в обычные клетки-организмы водорослей.
При половом размножении происходит слияние половых клеток (гамет) и образование зиготы, которая находится в покое какое-то время. Позже зигота прорастает и развивается в новый многоклеточный организм.