人们不会认为哪个单独的细菌要比其他的细菌更重要，但是要选出一个鹤立鸡群的，我投蓝细菌一票。这些微生物，最初被生物学家们误认成蓝绿藻，单单这一种细菌，几乎就代表了细菌的多样性。

3亿5千万年前，细菌开始为地球提供氧气，不管是陆地、淡水或者海水这样的水生环境，它都表现出了奇妙的多能性。蓝细菌的生存，几乎不受地域限制，只要有光能进行光合作用就行。在陆地上，蓝细菌通常和真菌组成一对，形成地衣，生长在无机表面。在水中，鱼腥藻属的蓝细菌和满江红也形成了类似的关系，满江红是一种小的漂浮在水面上的蔗类植物。这种结合里，植物提供了大约90％的光合作用，而鱼腥藻属的蓝细菌则负责从空气中吸引氮，满足自己还有满江红的氮需求。

蓝细菌统治着微生物席，并且附着在陆地表面（周丛生物的形式）。然而，它们最主要的生存方式，是自由地生活在水生环境下。海洋浮游生物里，大部分都是蓝细菌。通常每一毫升海水里，约有100001）个细胞，微生物是肉眼不可见的，但是在较大、较密集的被称为水华（blooms）的细胞群里，蓝细菌可以让海水变成红色，可能红海得名就是受此启发。海洋表面所受的光照充足，但是光至多能照到100米深处。因此，蓝细菌和世界上所有的海洋光合作用，都出现在这层海水里，这被称为透光层。

绿色植物、藻类和蓝细菌是地球上把太阳能转化成可供动物利用的能量的主要途径。太阳能的转化过程中，海洋的贡献首屈一指。蓝细菌提供的能量是微生物席新陈代谢的动力，和这一样，它们在海洋食物链的构建上也起到了类似的关键作用。能量从海水或者淡水里的蓝细菌身上，转移到了小型生物的身上，又逐渐一步步转移到较大的动物身上，直到食物链抵达被认为是“食物链顶端”的最高级别的捕食者。

作为地球上现存的最古老的细菌，在藻类、原始植物还有今天的高等植物的形成过程中，蓝细菌都占了一席之地。已知最古老的化石来自太古代的蓝细菌，那时候氧气还没有在大气中积聚。这些化石可追溯到3亿5千万年前，几乎和最古老的岩石一样年代久远，那些岩石可追溯到3亿8千万年前。

在太古代和原生代，蓝细菌的光合作用改变了大气的成分，从无氧变成了有氧的。在从原生代到寒武纪的转变过程中，一些依赖于氧气的大细胞有时会吞食少量的蓝细菌细胞。有一部分被吞食的蓝细菌，会设法不在捕食者体内被消化掉，于是它们随着捕食者一代代的繁殖，进化成为宿主细胞里面的一个细胞器。起源于这种原始的细胞的植物，进化出了更复杂的结构，而古时候蓝细菌的遗存，变成了叶绿体。叶绿体是植物细胞里太阳能转化成为化学能的场所，生成化学能会以糖的形式储存起来。

蓝细菌比其他大多数微生物都生长缓慢，大约每天繁殖一代，不过尽管如此，因为它们在几乎没有营养时的耐受能力和生存能力，所以在和其他细菌的竞争中，它们依然处于优势：蓝细菌只需要阳光作为能量，二氧化碳作为碳源，以及少量的盐。这些细菌比普通细菌的体型大，直径可达数微米，它们还有比其他细菌更复杂一些的内部结构。细胞质里包含了构成网络的膜结构，附着有光合作用所需的酶类和色素。蓝细菌的细胞形态颇为独特，是块状、链状或者长长的细丝状细胞聚集在一起，在显微镜下看，更像是藻类而非细菌。

在16世纪，瑞士医师帕拉塞尔苏斯（Paracelsus，他原名是AureolusPhillipusTheostratusBombastusvonHohenheim！）成为最早观察到蓝细菌的人之一。他注意到植物上有黏液状的菌落生长，并把这生长物命名为念珠菌（Nostoc)，这个词一般是指鼻涕。如果念珠菌是人类研究的第一个蓝细菌，那么海洋里的海洋原绿球藻(Prochlorococcusmarinus）则是最新研究的蓝细菌之一。海洋原绿球藻发现于1986年，可能是地球上含量最为丰富的生物。海洋原绿球藻也是最小的蓝细菌和已知最小的细菌之一，直径0.6μm。这个菌种的作用就是进行光合作用，其他的生态效应几乎微不足道。它只有1716个基因。因为海洋环境变化缓慢，所以海洋原绿球藻能存活下来—它对周遭环境进行回应，只要用到寥寥几个基因。

自然界中，观察蓝细菌的最佳去处是岩石海岸，还有贝壳的上面。微生物生态学家贝齐•德克斯特•戴尔（BetseyDexterDyer）描述了海岸上的蓝细菌，说其是覆在岩石上的滑腻的、天鹅绒般柔软的棕黑色外套。在水性环境中，蓝细菌很显眼，因为它含有色素，有蓝绿色、绿色、黄红、橙色或者蓝紫色。
各种各样的蓝细菌，是地球上极为丰富的碳和氮的储藏库。光合作用把二氧化碳转化成糖，植物用糖来制造结构纤维和淀粉。大海里，陆地上，一切分解有机质的细菌都为地球上的碳储藏添砖加瓦。