新月藻为单细胞，新月形，细胞壁光滑，具纵向的线纹、肋纹或纵向的颗粒，每个半细胞具1个色素体，蛋白核多数，纵向排列成一列或不规则散生，细胞两端各具1个液泡，含一或多个石膏结晶，细胞核位于两色素体之间的细胞中部。