Unicelulares biflagelados con brazos extendidos. Las especies de agua dulce tienen un brazo anterior alargado y dos o tres brazos posteriores algo más cortos (‘cuernos’). Las especies marinas varían de casi lineales con un brazo anterior y un brazo posterior, a en forma de ancla con dos brazos anterior y uno posterior.

Las células de algunas especies están blindadas con placas relativamente gruesas de celulosa, y se extienden hacia los ‘cuernos’alargados. Un surco envolvente lateral (‘ cíngulo’) es evidente y puede ser ecuatorial o desplazado hacia un extremo de la célula. Un segundo surco («surco») es perpendicular al cíngulo que se encuentra en la superficie de la célula.

Ambos flagelos emergen de la unión del cíngulo y el surco, uno proyectándose hacia atrás a lo largo del surco que empuja la célula, el otro envuelto alrededor de la célula dentro del cíngulo permitiendo el movimiento rotatorio de la célula.

Numerosos cloroplastos discoides se encuentran en toda la célula. Un gran núcleo está situado en el centro.

La división celular se produce en células móviles. Una célula hija hereda el epiteca, y regenera una nueva hipoteca, y lo contrario sucede con la otra célula hija. Esto es similar a la regeneración de células de diatomeas, pero las dos células hijas tienen una morfología diferente (como lo hacen en las diatomeas monoráfeas).

Las células de Ceratio son fotosintéticas, pero también contienen vacuolas que sugieren fagotrofia.

Las aplanosporas (sin flagelos) son comunes, a menudo después de las floraciones. C. hirundinella tiene esporas angulares no nucleadas, de paredes gruesas y llenas de glucógeno como reserva de almacenamiento. Como la mayoría de las esporas, son resistentes a la desecación y permanecen viables durante años. Cuando germinan, forman una zoospora (flagelada) que comienza como una célula esférica (similar al Gymnodinium) que se desarrolla en cuestión de horas en la célula con cuernos típica.