しばらく前には、35億年前の化石とされるものが藍色細菌に似ていることから最古の光合成生物といわれたこともあったが、現在ではこれは認められていない。確かなストロマトライトの化石は27億年前のものである。これに対応して、地球大気の酸化的変化を示す縞状鉄鉱層が出現することも、このころ、酸素を発生する藍色細菌が既に出現していたことを窺わせる。一方、細菌の16S_rRNA系統解析では緑色非硫黄細菌（クロロフレクサス）が光合成生物としてはもっとも初期に分岐したとされる。さらに光合成にかかわる遺伝子の配列解析では、紅色細菌がもっとも初期に分岐したという報告もある。このような知見が重なるとともに、生物間での遺伝子の移動がしばしば起こる現象であることが明らかになってきた（遺伝子の水平伝播）。また、多くの光合成細菌の近縁には非光合成細菌が見つかることは、光合成機能が進化の過程で容易に失われることを示している。なお、藍色細菌門のなかには、非光合成の種はまだ見つかっていない。とにかく、現生物の系統から光合成の進化を議論するには注意が必要であると認識されるようになった。2010年代以降、藍色細菌の近縁系統としてメライナバクテリアやML635J-21と呼ばれる非光合成細菌が知られてきており、酸素発生型光合成細菌の進化について注目を集めている。
系統解析も行われているが、他の細菌と同様、研究者によって見解が分かれている。キャバリエ＝スミスらはクロロフレクサス・デイノコッカス-サーマスが最も古くに分かれた系統であり、藍色細菌はその次に古いとしている。グプタらの例ではグラム陽性菌が最も初期に分かれた系統で、次にクロロフレクサス、その後藍色細菌と他のグラム陰性菌が分かれたという。2004年に提唱されたテッラバクテリアというクレードでは、藍色細菌がクロロフレクサス門やグラム陽性菌、デイノコックス・テルムス門に近いことを示している。より藍色細菌に近縁な細菌として、メライナバクテリアなど藍色細菌門に近縁、あるいは綱レベルで藍色細菌門に含まれると考えられる系統も知られている。これらは光合成に必要な遺伝子を持たない。これらを含めた解析では、藍色細菌は他の細菌類から光合成に必要な遺伝子を獲得した形跡があり、光合成能を獲得したのは比較的後代（25-26億年前）になってからと推定されている。
海水（海洋、沿岸）や淡水（河川、湖沼）中に多いが、砂漠も含めた陸上で増殖するものや動物や植物と共生するものもあり、地球上で非常に広く分布している。夏場に淡水で発生するアオコのなかには藍色細菌が大量に発生した結果引き起こされるものもある。この中には悪臭の原因になったり毒性を持つ種も含まれる。海水に広く分布し、地球の光合成生産に大きな貢献をしている。海洋性のシネココッカス Synechococcus やプロクロロコッカス Prochlorococcus は、とくに暖かい海に多い。1988年に発見されたプロクロロコッカスは地球上でもっとも多い光合成生物といわれている。赤潮を起こす種類（Trichodesmium など）もある。ネンジュモ属のイシクラゲなどは湿った地上に、キクラゲのような姿で発生する。食用にすることもできる。この仲間は乾燥耐性が強く、何十年も乾燥状態で休眠できるものがいる。また、砂漠の砂土の表面でも増殖し、表土を固定する役割を果たしている。温泉には、好熱性の種が生息している。知られているもっとも高い増殖温度は73℃という。また、南極や北極海でも生息が知られている。一部の種は他の生物と共生している。アナベナはアカウキクサの葉に、ネンジュモ類はソテツやツノゴケ類の配偶体などに共生して、窒素固定産物を供給している。また菌類と共生して地衣類を形成するものもある。1975年に発見されたプロクロロン Prochloron はホヤと共生しており、単独の培養はまだ成功していない。
細胞には細胞壁（ペプチドグリカン）と脂質を含んだ外膜があり、グラム染色性陰性菌に分類できる。鞭毛を持つものはないが、線毛（繊毛ではない）をもち単細胞で運動するものや未知のしくみで糸状細胞が活発に滑走運動を行うものがある。ユレモの名はこれに由来するが、その運動の機構は十分にはわかっていない。窒素固定をするものがあり、ヘテロシストを形成してその細胞だけで窒素固定をするものと、ヘテロシストのような特別な細胞分化をせずに夜間にすべての細胞が窒素固定するものなどがある。原核細胞であり、細胞内には他の藻類に見られるような細胞小器官を欠く。細胞内には、光合成の明反応を行うチラコイド膜、炭酸固定を行うカルボキシソーム、有機窒素の貯蔵用のシアノフィシン、リン貯蔵用のポリリン酸顆粒などが存在する。
元々は黄巾党の一派である河東郡（現山西省南部）の白波賊の頭目であり、後に仕官して李傕に仕えた。李傕の政治姿勢への疑問から、同僚の宋果と共に暗殺を謀ったが失敗したため、李傕の下を離れて独立することとなった。後に部下だった徐晃の進言に従い、献帝を連れて李傕の下から洛陽に落ち延びた時、楊奉は董承らと共に李傕軍と戦った。楊奉らは李傕軍に散々に敗れ、楊奉は古巣である韓暹の救援を頼るまでに追い込まれたが、李傕と和睦したことで献帝を洛陽に護送することが出来た。この功績から車騎将軍に任命された。しかし、董承・韓暹及び合流した張楊らの間で抗争が起こった。そのとき董昭が曹操の手紙を偽造して楊奉を欺いたため、曹操の介入を招いた。曹操は楊奉を騙して、献帝を自分の勢力下である許へ連行したため、楊奉は困窮きわまり韓暹とともに略奪を働くことになった。さらに楊奉は曹操の奇襲を受けて兵を失い、徐晃が曹操に降伏したため、袁術の下へ落ち延びた。その後、袁術軍の武将として呂布と戦ったが、建安2年（197年）夏に袁術が帝位を僭称したため、楊奉は韓暹と共に陳珪の説得に応じて呂布に寝返り、袁術軍大敗の原因を作った。その後、楊奉は韓暹と共に海西（揚州・徐州の境目）周辺に駐屯した。だが同年末に、呂布の襲撃を受け逃れて来ていた劉備に会見した際に斬られた。