Таллом водоросли выглядит как неветвящаяся нить, состоящая из одного ряда одинаковых клеток цилиндрической формы. Клетки относительно крупные, длина их может достигать у некоторых видов до 0,01 мм. Ширина нити спирогиры составляет от 5 до 200 мкм.Оболочкой каждой клетки является целлюлозная клеточная стенка, покрытая снаружи слизью. Большую часть клетки занимает вакуоль с клеточным соком. На цитоплазматических тяжах, проходящих через вакуоль, подвешено одно ядро. В каждой клетке имеется по одному и более спирально закрученных хлоропластов, напоминающих ленты, расположенные в пристеночном слое цитоплазмы. Все спирогиры - автотрофы, синтезирующие органические вещества на свету в хлоропластах в процессе фотосинтеза.