Unicelle biflagellate con braccia estese. Le specie di acqua dolce hanno un braccio anteriore allungato e due o tre braccia posteriori un po’più corte (“corna”). Le specie marine variano da quasi lineari con un braccio anteriore e uno posteriore, a forma di ancora con due anteriori e un braccio posteriore.

Le cellule di alcune specie sono corazzate con piastre di cellulosa relativamente spesse e si estendono nelle “corna” allungate. Una scanalatura laterale avvolgente (“cingulum”) è evidente e può essere equatoriale o spostata verso un’estremità della cellula. Una seconda scanalatura (“solco”) è perpendicolare al cingolo che giace sulla superficie cellulare.

Entrambi i flagelli emergono dalla giunzione del cingolo e del solco, uno sporgente all’indietro lungo il solco che spinge la cellula, l’altro avvolto intorno alla cellula all’interno del cingolo consentendo il movimento rotatorio della cellula.

Numerosi cloroplasti discoidi si trovano in tutta la cellula. Un grande nucleo è situato in posizione centrale.

La divisione cellulare si verifica nelle cellule mobili. Una cellula figlia eredita l’epiteca e rigenera una nuova ipoteca, e il contrario accade con l’altra cellula figlia. Questo è simile alla rigenerazione cellulare delle diatomee, ma le due cellule figlie hanno morfologia diversa (come fanno nelle diatomee monoraphe).

Le cellule di ceratium sono fotosintetiche ma contengono anche vacuoli che suggeriscono la fagotrofia.

Le aplanospore (senza flagelli) sono comuni, spesso dopo le fioriture. C. hirundinella ha spore angolari che sono uninucleate, pareti spesse, e ricco di glicogeno come riserva di stoccaggio. Come la maggior parte delle spore sono resistenti all’essiccamento e rimangono vitali per anni. Quando germinano formano uno zoospore (flagellato) che inizia come una cellula sferica (simile al Gymnodinium) che si sviluppa in poche ore nella tipica cellula cornuta.