ユーグレナ類の分類は未だに定まらない部分が多く、他の分類群と同様、分子系統解析に基づく再編が目下進行中である。とはいえ、伝統的に用いられてきた分類形質である栄養様式と鞭毛の本数は、ある程度信頼できる基準である事が裏付けられている。いずれもの形質も、ユーグレナ類の多様性を理解する糸口を与えてくれるものである。
ユーグレナ藻の貯蔵物質はパラミロンと呼ばれるβ1,3-グルカンの多糖である。これは細胞内に棒状の結晶として貯蔵されており、光学顕微鏡でも確認可能である。パラミロンは時に細胞の乾燥重量の50％に達する。近年、いわゆるサプリメントとしてβグルカンが利用されるようになったのを受け、ユーグレナを加工した栄養補助食品も登場している。
細胞核は普通の真核であるが、間期も染色体が凝集している点、分裂が核膜残存型（完全閉鎖型）である点が特徴的である。これらはキネトプラスト類と共通するユーグレノゾアの共有形質である。
レーウェンフックが眼点であるとした赤い顆粒は、眼点という名前が付いてはいるがここで光を感じるわけではない。真の感光点は前述の副鞭毛体である。真っ赤な眼点の役目は、特定方向からの光線の進入を遮り、感光点の光認識に方向性を持たせる事である。眼点の赤い色素はカロテノイドであり、これが脂質に溶けて顆粒になっていると考えられている。一方、感光部にはフラビンとプテリン様の蛍光物質が局在し、1990年代まではこれが光受容色素として機能していると考えられていた。2002年になると、FAD（フラビン色素の一種）を結合したタンパク質が副鞭毛体から見出され、これはアデニル酸シクラーゼとしての触媒能をもつ酵素でもあることが判った。この酵素の活性は光で調節がなされ、青色光の照射中にのみcAMPが生産されるユニークな性質を持つ。このタンパク質は光活性化アデニル酸シクラーゼ(Photoactivated Adenylyl Cyclase; PAC)と命名され、ミドリムシが光を回避する応答の光受容体として機能していることが証明された。
ユーグレナ藻の多くは2本の鞭毛を持つ。ユーグレナ藻の鞭毛には、修飾構造として小毛が備わっている。生え方は片羽型で、鞭毛上のある1列に並んで生えているが、より詳しく観察すると、さらに細かい毛が鞭毛全体に生えている様子が確認できる。これらの毛は非常に細い非管状小毛で、不等毛藻のそれのように推進力を逆転するような効果は無い。鞭毛には、他に副軸桿（paraxial rod）と呼ばれる構造が付随している。また、鞭毛基部には副鞭毛体と呼ばれる感光部があり、走光性のある種ではここで光受容が行われる。
ユーグレナ藻の細胞は、細胞表面にペリクルと呼ばれるタンパク質性の条線構造を持っている。このペリクルはユーグレナ藻特有の構造であると共に、その微細構造はユーグレナ藻内部の分類基準として有用である。ペリクルは長くて柔軟な屋根瓦のような形状と配置をとっている。ペリクルは細胞膜の直下に位置しており、隣り合うペリクル同士の近傍で微小管に支持されている。ペリクルは細胞の前端と後端で固定されているが、それ以外の部分では、隣り合うペリクルが互いの位置をずらす向きの運動が可能である。このペリクル同士の滑り運動により、ユーグレナ藻の細胞はある程度の変形が利くようになっている。最も柔軟なタイプの種（Euglena gracilis や E. ehrenbergii など）では、細胞形が棒状から球形までねじれるように変化するユーグレナ運動（euglenoid movement、すじりもじり運動）を行い、基物上を這い回るように移動する。一方、ユーグレナ運動ができない、ペリクルの硬い種では、細胞は鞭毛による遊泳を行う。
橋本脳症の他の病型と同様に存在自体に議論の余地がある。否定的な根拠としては抗甲状腺抗体が病態に関わる根拠が示されていないこと、抗甲状腺抗体は健常者でも陽性を示すこと多く、アメリカの検討では健常者の18%で陽性であったこと、他の自己免疫性小脳失調症、例えばグルテン失調症や抗GAD抗体陽性小脳失調症でも高率に抗甲状腺抗体は陽性を示し、免疫学的な治療で軽快するためShawらの診断基準を満たすためである。Shawらの基準を満たした小脳失調型橋本脳症13例の検討例の報告がある。抗NAE抗体陽性例は8例で陰性例が5例であった。62%が慢性進行性の経過であり、半数でSPECTで小脳の血流低下があり脊髄小脳変性症との類似点が認められた。眼振が17%と乏しく、小脳萎縮も38%と乏しかった。この点は抗GAD抗体陽性小脳失調症など他の自己免疫性小脳失調症と異なる点であった。免疫学的治療の効果は著効が4例、中等度効果が4例、軽度効果が5例であった。抗NAE抗体陽性のものは免疫学的治療がより効果的な傾向があった。橋本脳症では髄液中の抗甲状腺抗体が陽性となると報告されていたが小脳失調型橋本脳症では陽性のものは認められなかった。小脳失調型橋本脳症の症例報告としてはSelimらが6名の橋本病に伴った小脳失調を報告している。そのた中川ら、山本ら、南里ら、田中らも報告している。また三苫らは抗NAE抗体陽性の小脳失調型橋本脳症の患者の髄腋をラットの小脳プルキンエ細胞に潅流しパッチクランプ法を用いてプルキンエ細胞伝達の阻害を明らかにした。