Presque tous les organismes unicellulaires sont des microorganismes, mais vous pouvez observer les eucaryotes et de nombreux procaryotes en utilisant un microscope composé. Les bactéries apparaissent simplement sous forme de points sombres. Pour rassembler les organismes unicellulaires à observer, on peut placer une lamelle de couverture à la surface de l'eau d'un étang et la laisser pendant la nuit. Le lendemain matin, de nombreux organismes unicellulaires auront formé des colonies entières sur le fond de la barbotine. Elles se multiplient rapidement : les colonies peuvent doubler leur taille en 30 minutes à quelques heures.
Les organismes unicellulaires se trouvent partout. Les formes de vie les plus anciennes existaient il y a 3,8 milliards d'années, si ce n'est plus. Elles poursuivent diverses stratégies de survie : photosynthèse (cyanobactéries), chimiotrophie (de nombreuses archées) et hétérotrophie (amibes). Certains organismes unicellulaires ont des flagelles, petites queues qu'ils utilisent pour la locomotion, ou des lobopodes, extensions du squelette cellulaire (cytosquelette), qui apparaissent comme des bras en forme de blob. Les flagelles de nos ancêtres unicellulaires se retrouvent jusque dans les animaux, où elles apparaissent sous forme de spermatozoïdes flagellés.
Sur les six supergroupes d'eucaryotes, quatre sont exclusivement composés d'organismes unicellulaires. La taille des organismes unicellulaires varie, les plus petites bactéries ne mesurant qu'un tiers de micron (300 nanomètres) de diamètre, allant jusqu'aux moules de boue plasmodiale titanesques, qui peuvent atteindre 20 cm de diamètre. Les plus grands organismes unicellulaires peuvent avoir des millions de noyaux dispersés dans l'enveloppe cellulaire. Pour observer certains des plus petits organismes unicellulaires, il faut un microscope électronique, tandis que les plus grands peuvent être observés au microscope ou avec tout ce qui permet d'améliorer les images.
