שכבת התאים הפנימית קרויה "גסטרודרמיס" (וגם "אנדודרם") בנויה תאי אפיתל גדולים הקרויים תאי תזונה-שרירים משום שמבסיסיהם יוצאות שלוחות המכילות סיבים מתכווצים לכיוון שכבת החיבור בין שתי הרקמות, המזוגליאה. שכבת הגסטרודרמיס מכילה גם תאי בלוטה ותאי חישה הדומים לאלו שבאפידרמיס. היא עשירה בתאי בנייה ובמספר גדול של מינים מכילה אף אצות חד־תאיות הקרויות זואוקסנטלות (zooxanthellae), החיות חיי שיתוף (מוטואליזם) עם האלמוג. שכבה זו מכילה בעיקר תאי תזונה ומהווה חלל עיכול מרכזי (gastrovascular cavity).
כאמור, בין שתי שכבות אלו נמצאת שכבה של חומר ג'לטיני הנקראת מזוגליאה. שכבה זו יכולה להיות דקה או עבה, ענייה באלמנטים תאיים או עשירה בהם. אצל האלמוגים הרכים, למשל, המזוגליאה מכילה בנוסף לתאים גם רקמת חיבור סיבית ומחטי שלד.
הפוליפ מצויד בזרועות ציד (tentacles), המעטרות את פתח הפה (pharynx) הפונה כלפי מעלה. מספר זרועות הציד משתנה בין הקבוצות הסיסטמטיות, אך בכל מקרה גדול מארבע. מבנה השכבות בזרועות הציד דומה למבנה השכבות בגוף הפוליפ, אלא שבשכבה החיצונית ישנם יותר תאים צורבים, בהתאם לתפקידן של הזרועות כלוכדות מזון.
גופו של הפוליפ מסודר בצורה סימטרית רדיאלית (סימטריה סביב ציר מרכזי). חלל גופו של הפוליפ מחולק על ידי מחיצות רקמתיות (mesenteries) שמספרן משתנה. באלמוגי השש (הששאים, "Zoantharia") מספר המחיצות וזרועות הציד הוא שש וכפולותיו ובאלמוגי השמונה (השמונאים, "Octocorallia") המספר קבוע, שמונה.
השלד באלמוגי אבן מושקע על ידי שכבת תאי האפידרמיס בחלקו התחתון של הפוליפ והוא שלד חיצוני גירני (פחמת הסידן CaCO3). בהתאם למחיצות הרקמתיות האנכיות, נוצרות מחיצות שלד (septa) בצורת לוחות אנכיים. המחיצות האנכיות מזדקרות אל תוך חלל הפוליפ ובדרך כלל יוצרות בליטות משוננות היוצרות מבנה מסובך (columella). בתהליך השקעת השלד נוצר גביע גירי (calyx) המוקף קירות (theca), המפרידים בין פוליפ לפוליפ. במושבה, גביעים סמוכים מחוברים זה לזה על ידי לוחות אופקיים.
באלמוגים רכים (אלמוגי השמונה) מחטי השלד עשויות מינרל גירי הנקרא קַלְצִיט ומושקעים בעיקר במזוגליאה, כלומר רק בתוך הפוליפ עצמו ולא מחוץ לו.
לאלמוגים גוונים בכל צבעי הקשת. מקור צבעיו של האלמוג באצות השיתופיות או במחטי הגיר שבו.
צורות גידול באלמוגי אבן.
הצורה המושבתית של אלמוגי האבן מאפשרת להם צורות גידול מגוונות ביותר, כשלעיתים יש שינויים בצורה אפילו באותו מין. לתנאי הסביבה השפעה רבה על צורת המושבה. לדוגמה, תאורה נמוכה בעומק תגרום לצורת גידול שטוחה. תנועת המים ומפץ הגלים גורמים לאלמוגים קטנים ומוצקים. גורמים פיזיקליים נוספים המשפיעים על צורת הגידול הם עכירות המים, משקעי חול וגורמים אחרים. האלמוגים מגיבים גם לשינויים בסביבה הביולוגית. לדוגמה, נוכחות של אלמוגים אחרים.
נהוג להגדיר את צורת הגידול של אלמוגי האבן בשתי שיטות:
קצב הגידול השנתי של אלמוגי האבן נע בין מספר מילימטרים עד מספר סנטימטרים ותלוי בגורמים רבים: מינם, האזור הגאוגרפי בו הם גדלים ומכלול התנאים הסביבתיים בבית גידולם כדוגמת עוצמת תאורה, טמפרטורה, מליחות וזמינות מזון. אלמוגים שצורתם שיחית גדלים מהר יותר מאלמוגים שצורתם גושית. לדוגמה: אלמוג השִיחָן הַשָכִיחַ ("Stylophora pistillata") המצוי במפרץ אילת גדל עד כ-15 מ"מ לשנה, בעוד שמוֹחַן הַלּוּחִיוֹת ("Platygyra lamellina") גדל בקצב של כ-5 מ"מ לשנה.
בראשית שנות ה-70 של המאה ה-20 נתגלה כי אלמוגי האבן משקיעים את השלד שלהם בצורת טבעות גידול שנתיות בדומה לטבעות גידול בעצים. גודל הטבעות מושפע מהעונה, מכמות המשקעים ומהשפעת סחף. עובדה זו מאפשרת לדעת מה היו תנאי הסביבה בתקופות שונות, שכן מושבת האלמוג יכולה להתקיים שנים רבות. אלמוג מסוג חֲרִירָן יכול להגיע לגיל של עד כ-1,000 שנה.
צורות גידול באלמוגי השמונה.
לאלמוגי השמונה צורות גידול מגוונות: שיחים מסועפים כדוגמת הסוג ססגונית, פטרייה הנישאת על גבעול עקר (שאינו מכיל פוליפים), כדוגמת הבַּצְקָנִית, צורת אצבעות על גבעול עקר, כמו בסוג גִּלְדִּית וצורות קרומיות מרפדות, כמו בסוג מַרְבַדָּן.
הפוליפים ערוכים על גבי המושבות בסידור שונה לכל סוג של אלמוג. בגורגונאים הצורה הנפוצה היא של "פרגול" בהם השלד עשוי ציר מרכזי חזק וענפי האלמוג ארוכים, אך אינם מסועפים, לדוגמה, בסוג פַּרְגּוֹל ("Ellisella"). צורה אחרת נפוצה היא צורת המניפה (sea fan) כמו במְנִיפְתָן עֲנָק ("Suberogorgia hickson"). לאלמוגים מסדרת הנוצתאים מבנה מורכב דמוי נוצה (sea pen). המושבה מורכבת מפוליפ ראשי מוארך המנץ פוליפים משניים.
זוהר אלמוגים.
אחת התופעות המעניינות הקשורה באלמוגים מתרחשת כשמקרינים עליהם אור אולטרה־סגול. עין האדם אינה מסוגלת להבחין בקרינה קצרת גלים כמו הקרינה אולטרה סגולה, אך בהשפעתה זוהרים חומרים שונים: גבישים, תמיסות וגם קבוצות אחדות של בעלי חיים שאין ביניהם קרבה, התופעה הקרויה פלוּאוֹרֶסצֶנציָה. אלמוגים חיים זוהרים בגוונים מדהימים בשעה שמקרינים עליהם אור אולטרה סגול. אין לדעת מראש מה יהיו הגוונים שיופקו והמדענים עדיין מחפשים את הסיבה לתופעה.
פיזיולוגיה.
תזונה.
רבים מהאלמוּגים בוני השונית חיים בסימביוזה עם האצות החד־תאיות המכונות זואוקסנטלות. מיני אלמוגים אחרים ניזונים מזואופלנקטון (פלנקטון מן החי), או אף דגים קטנים. יש גם שניזונים משיירים אורגנים הצפים במים. הפוליפ ניזון לרוב בלילה. במהלך היום נחבאים הפוליפים של אלמוג האבן בכיס הגירי שייצרו, ובלילה הם מתרחבים, פורשים את זרועות הציד ולוכדים טרף באמצעות התאים הצורבים. אלמוגים מסוימים מפרישים גדילים של ריר דביק על מנת לאסוף חלקיקים אורגניים זעירים. המזון מועבר לחלל המרכזי של הפוליפ המתפקד כקיבה ושם הוא מעוכל. חומרי הפסולת מורחקים דרך אותו פתח. חללי העיכול של אלמוגים מושבתיים מחוברים ביניהם. מזון המושג על ידי פוליפ אחד מועבר לעיתים לפוליפים אחרים במושבה.
נשימה.
הנשימה בפוליפ נעשית על ידי פעפוע חמצן דרך כל שטח גופו ואין איברים מיוחדים לכך. הפחמן הדו-חמצני המשתחרר בתהליכי הנשימה מנוצל על ידי האצות השיתופיות לתהליך הפוטוסינתזה.
חיי שיתוף אלמוג–אצות.
לאצות החד־תאיות המכונות זואוקסנטלות (מיוונית "חי צהוב"), המצויות ברוב האלמוגים, חשיבות רבה בתהליכי התזונה ובניית השונית. אצות אלה מהמין "Symbiodinium microadriaticum", המשתייכות למחלקת דינופלגנטים (Dinophyceae), נפוצות אך ורק בים, וגודלן הוא 8–12 מיקרון. האצות מצויות ברקמה הפנימית (הגסטודרמיס) של הפוליפ בצפיפות גבוהה, ומכילות כלורופיל, פיגמנט הנדרש לתהליך הפוטוסינתזה. אצות אלו נותנות לאלמוג את צבעו. מספר האצות משתנה באלמוגים השונים, באלמוגים מהסוג שִיחִית ("Pocillopora") ניתן למצוא למעלה ממיליון תאי אצה לסמ"ר של רקמת האלמוג. למעשה, כמות החלבון הצמחי שמקורו באצה גדולה יותר מכמות החלבון שמקורו ברקמת האלמוג, מה שגורר שאלה, האם אין צורך לסווג את האלמוג כצמח?
כל האלמוגים בוני השונית מכילים זואוקסנטלות, ולכן במקומות שבהם האצות אינן יכולות להתקיים, למשל בשל מחסור באור, לא תיווצרנה שוניות. לכן מצויות שוניות האלמוגים בעיקר בחגורת המים העליונה (עד עומק מרבי של 70–90 מטר), אף על פי שאלמוגים הרמטיפים אחדים נמצאים גם בעומק של כ־150 מטר. קצב הגידול השנתי של האלמוג יורד ביחס ישר לעומק בגלל ירידה בעצמת האור.
תוך שימוש באנרגיית האור, מקיימות הזואוקסנטלות את תהליך הפוטוסינתזה המייצר סוכרים. במהלך הייצור הראשוני של הפוטוסינתזה מתרחש קיבוע של פחמן אנאורגני ממי הים והפיכתו לפחמן אורגני הזמין לתהליכים ביולוגיים. תהליך הפוטוסינתזה מסייע לאלמוג בשתי צורות:
האלמוג מעשיר את תזונתו על ידי טרף פעיל של זואופלנקטון המספק תרכובות חנקן וזרחן הנחוצות לאלמוג לקיום התהליכים המטבוליים. חלק מתרכובות אלו מועבר מהאלמוג לאצות באמצעות חומרי הפרשה.
לסיכום, האצות מקבלות מהקשר עם האלמוגים מקום משכן, הגנה ואף מקור למזון אנאורגני. האלמוגים נהנים מסיוע בבניית השלד, סילוק של חומרי פסולת מגופם, ומתוספת מזון שמקורה בפעילות האצות.
הפגיות (תוצר הרבייה, הסבר בהמשך) של מיני אלמוגים רבים מכילות זואוקסנטלות כבר עם שחרורן למים. כך לדוגמה, בפגית של אלמוג החֲרִירָן ("Porites") שאורכה 1 מ"מ ורוחבה 0.5 מ"מ נמנתה אוכלוסייה של כ־7,500 זואוקסנטלות.
תופעה מעניינת מתרחשת בתקופות של עקה סביבתית (למשל עלייה בטמפרטורת המים בזמן התופעה הקרויה אל ניניו). מסיבה בלתי מובנת פולטים האלמוגים את האצות מרקמתם והם מאבדים את צבעם, תופעה המכונה הלבנת אלמוגים שלפעמים מביאה למוות של האלמוגים.
חיי שיתוף אלמוג–דגים.
בין ענפי האלמוגים שוהים דרך קבע מיני דגים קטנים כגון אלמוגית השוליים, אלמוגית הפסים מנדרין וכרומית ירקרקת, המאורגנים בקבוצות חברתיות של 2–20 פרטים והמצויים סביב אלמוג מסוים. ממעקב אחר הדגים היה ברור כי הרווח שמקבלים הדגים הוא שהאלמוג נותן מחסה להם בפני טורפים. רק בשנת 2004 הצליחה קבוצת חוקרים מהמכון לחקר ימים ואגמים באילת לגלות את התועלת שמפיק האלמוג מקשר זה.