Las células de Spirogyra contienen cloroplastos, una gran vacuola, un núcleo celular, cadenas citoplásmicas que mantienen el núcleo en su lugar y dos paredes celulares. Son plantas simples, sin células especializadas para absorber agua, transportar nutrientes o reproducción.
La característica para la cual se nombra el género es la cadena espiral de cloroplastos que casi llena cada celda. Los cloroplastos se enrollan alrededor de la vacuola central en la que el núcleo celular está suspendido por hebras citoplásmicas. La vacuola se llena con agua y mantiene la célula inflada, por lo que los cloroplastos tienen más área de superficie para la absorción de la luz.
Las espirogyras se consideran plantas unicelulares, aunque normalmente se encuentran en filamentos largos y flotantes. Esto se debe a que, aunque las células se agrupan, no hay comunicación ni transporte entre las células, como ocurre en los organismos multicelulares, como los árboles o las gramíneas. Cada célula espirógena es una unidad en sí misma.
Los filamentos verdes finos y distintivos le dan a los espirogyra los nombres comunes "trenzas de sirena" y "seda de agua". Las células de Spirogyra se disponen de extremo a extremo, con filamentos que solo tienen una celda de espesor. Como en las plantas más complejas, la pared celular externa está hecha de celulosa, lo que le da a las hebras una cubierta externa resistente; Aunque, su delgadez los hace bastante delicados. La segunda pared interna está hecha de pectina, una molécula orgánica fibrosa que se encuentra comúnmente en la fruta.
