固氮蓝藻是自养型

固氮蓝藻能通过光合作用制造自身所需养分，不需要从外界获取有机物。这些微生物含有叶绿素a和藻蓝蛋白，能吸收阳光能量将二氧化碳转化为有机物。水中的固氮蓝藻利用阳光、水和二氧化碳进行光合作用，释放氧气的同时合成糖类。实验室研究表明，固氮蓝藻在光照条件下生长速度比异养微生物快3倍以上。海洋中的固氮蓝藻每年固定约1.5亿吨氮元素，相当于全球工业氮肥产量的2倍。

固氮蓝藻拥有特殊的固氮酶系统，能在常温常压下将大气中的氮气转化为氨。这种生物固氮过程需要大量能量，由光合作用提供的ATP和还原力驱动。稻田中的固氮蓝藻每公顷每年可提供氮素30-50公斤，减少化肥使用量。蓝藻体内的固氮酶对氧气敏感，因此进化出昼夜分化的代谢模式，白天进行光合作用，夜晚固定氮气。地球早期大气中的氮气正是通过这类微生物的活动逐渐转化为可利用形态，为生命演化提供基础。