Vi khuẩn lam, còn được gọi là tảo xanh lam, khác biệt nổi bật nhất với các vi khuẩn khác ở chỗ vi khuẩn lam sở hữu chất diệp lục A, trong khi hầu hết vi khuẩn không chứa chất diệp lục. Điều này khiến chúng có màu xanh lam đặc trưng. và khiến chúng thải ra oxy trong quá trình quang hợp.
Những khác biệt khác tồn tại giữa vi khuẩn và vi khuẩn lam. Trong khi vi khuẩn có thể có hoặc không có đuôi nhỏ, hoặc trùng roi, để đẩy chúng về phía trước, vi khuẩn lam thì không. Vi khuẩn lam cũng thường lớn hơn các vi khuẩn khác. Trong khi hầu hết vi khuẩn là dị dưỡng, nghĩa là chúng tiêu thụ các chất hữu cơ khác để làm thức ăn, vi khuẩn lam là loài tự dưỡng, có thể tự sản xuất thức ăn từ các hợp chất hữu cơ thông qua quang hợp.
Vi khuẩn lam cũng khác với vi khuẩn về mức độ hữu ích hoặc có hại của chúng. Khả năng thải ôxy của vi khuẩn lam trong quá trình quang hợp là nguyên nhân trực tiếp dẫn đến sự hiện diện của ôxy trong bầu khí quyển của Trái đất thuở sơ khai, tạo ra các điều kiện cho phép sự sống phát triển. Vi khuẩn lam cũng có khả năng cố định nitơ, có thể hữu ích và có hại cho con người. Sự cố định nitơ làm cho vi khuẩn lam trở nên hữu ích như một loại phân bón nông nghiệp, nhưng dòng chảy gốc nitơ từ phân bón hoặc chất thải khác có thể gây ô nhiễm nước và phá hủy các sinh vật sông và biển. Tuy nhiên, giống như vi khuẩn, vi khuẩn lam có thể hữu ích trong việc ngăn ngừa hoặc điều trị bệnh.
