硅藻是一类具有色素体的单细胞植物，常由几个或很多细胞个体连结成各式各样的群体。硅藻的形态多种多样。硅藻属于不等长鞭毛类这一大类群，这一大类群既有自养生物（如金藻、巨藻）又有异养生物（如水霉）。黄棕色叶绿体是不等长鞭毛类的一个特征，这种叶绿体有四层膜。硅藻个体通常无鞭毛，但其雄配子具不等长鞭毛，同时与其他类群相比其鞭毛缺乏茸毛。

硅藻在食物链中属于生产者。硅藻的一个主要特点是硅藻细胞外覆硅质的细胞壁，硅质细胞壁纹理和形态各异，但多呈对称排列，这种排列方式可作为分类命名的依据，但是这种对称并不是完全的对称，因为硅藻细胞壁的一侧比另一侧略大一点，这样才能嵌合在一起。

化石遗迹显示，硅藻最迟起源于早侏罗纪时期。硅藻是一类最重要的浮游植物，分布极其广泛，不管是海洋、淡水、泥土及潮湿的表面上均可发现。在世界大洋中，只要有水的地方，一般都有硅藻的踪迹，尤其是在温带和热带海区。因为硅藻种类多、数量大，因而被称为海洋的“草原”。硅藻一直以来是一种重要的环境监测指示物种，常被用于水质研究。海洋环境如果受到富营养污染或其它原因，常使某些硅藻如骨条藻、菱形藻、盒形藻、角毛藻、根管藻、海链藻等生殖过盛，形成赤潮，使水质恶劣，对渔业及其它水产动物带来严重危害。有些硅藻（如根管藻）生殖太盛并密集在一起，可阻碍或改变鲱鱼的洄游路线，降低渔获量。

硅藻是鱼、贝、虾类特别是其幼体的主要饵料，它与其他植物一起，构成海洋的初级生产力。 硅藻还是形成海底生物性沉积物的重要组成部分，经过漫长的年代，那些在海底沉积下来的以硅藻为主要成分的沉积层，逐渐形成了经济价值极高的硅藻土。硅藻土可被开采，在工业上用途很广，可制造工业用的过滤剂、隔热及隔音材料等等。硅藻土不但含有丰富的营养物质，而且还能完好地保存动植物的遗体，在古生物学研究领域具有重要意义。

有人认为，地球上有机物质中的3/4是来自于硅藻和藻类的光合作用。在地球上，硅藻数量占据浮游生物数量的60%以上。浮游生物每年制造的氧气有360亿吨，占地球大气氧含量的70%以上，这样可以推算，假设现在地球上没有硅藻了，不用3年，地球上的氧气就耗干了，动物和人类也就都没法呼吸了。

硅藻在科研技术领域的应用研究也是非常广泛的。从2007年起，乔治亚技术研究所的研究人员就开始开发一项用基因工程改造伪矮海链藻的技术，希望用其来创造一种新的硅结构，通过用基因复制的技术来研究硅藻构建复杂硅质细胞的过程，研究者最终的目的是要找到一项在实验室中制造纳米材料的技术。

在人类发明硅基太阳能电池之前，自然界中的硅藻早就开始利用二氧化硅来收集太阳能。藻类外壳利用阳光的构筑是未来太阳能电池原材料和模型构筑的最佳供体。挪威科技大学和挪威科技工业研究院组成斯堪迪纳维亚半岛最大的跨学科团队，正在利用硅藻和其他单细胞藻类作为未来太阳能电池研究的模板，来制造太阳能利用率与藻类媲美的硅藻太阳能电池。