淡水や海水といった水圏に棲むものが最も多い。他に土壌性のものや、緑藻類のスミレモ（Trentepohlia aurea）のように気生藻として生活するものもある。
小型のものは、特に水圏では植物プランクトンとして、水中の生態系における一次生産者として重要な位置を占める。低温に耐えるものは、極圏の氷上や氷中に氷雪藻（スノーアルジー）、流氷下面などに海氷藻類（アイスアルジー）として存在する。反対にイデユコゴメ（Cyanidium caldarium）やシアニディオシゾン（Cyanidioschyzon merolae）のように、摂氏40℃以上の温泉環境に生息するものまで様々である。
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大型のものについては、海産のものは海藻と呼ばれ、潮間帯からある程度の深さに渡って生育し、場所によっては森林のような様相を呈する。岩に固着するものが多いので、岩礁海岸に多い。それらは生産者としてのみならず、動物のよりどころとして産卵場所、稚魚の隠れ家など、様々な役割を担っている。淡水では種子植物が多いためか大型のものは少なく、一部の淡水性の緑藻や紅藻が知られるに留まっている。
共生藻 [編集]
藻類の中には、他の生物との共生関係を持つものもある。宿主に光合成産物を提供する一方、保護や移動手段を得る例が多い。また造礁サンゴなどでは、宿主の石灰質骨格形成にも何らかの役割を果たすものと考えられている。
地衣類を構成するもの（菌類との共生）
緑藻類、藍藻類
刺胞動物（クラゲ、サンゴなど）
渦鞭毛藻類、特にSymbiodinium属（→褐虫藻）
原索動物（ホヤ）
藍藻類Prochloron、Acaryochloris marina
他の藻類、原生生物
渦鞭毛藻Amphidinium属、Dinophysis属 : クリプト藻類
繊毛虫Paramecium bursaria;ミドリゾウリムシ : 緑藻類Chlorella属
繊毛虫Mesodinium属 : クリプト藻類
有中心粒類Raphidiophrys viridis: 緑藻類Chlorella属
有孔虫類 : ハプト藻類
放散虫類 : ハプト藻類