El cuerpo de las diatomeas está cubierto por un caparazón translúcido formado por dos tapas, que le da el aspecto de una verdadera cajita de píldoras; el fondo es de menor tamaño, que la tapadera, y encajan perfectamente. Estas dos tapas producidas por la diatomea se denominan valvas; el término diatomea significa dos partes, siendo la valva externa mayor y la interna más chica.

Este organismo puede comunicarse con el exterior debido a que en el caparazón de sílice se encuentran siempre poros alineados en filas radiales. A través de ellos se relaciona con el medio acuático para tomar de él las sustancias que necesita para elaborar su alimento o para su respiración, y dejar en este medio las que le sobran.

Cuando se observa este caparazón a grandes aumentos, utilizando el microscopio electrónico, la pared cristalina presenta una complicada trama de poros y canales que perforan la estructura silícea. El arreglo de esta estructura es una representación característica de cada una de las diferentes especies de diatomeas. Más de 10 mil han sido descritas por los investigadores. Este caparazón, que mide entre 10 y 200 micras, aunque puede llegar a los cuatro milímetros, está adaptado para que las diatomeas puedan flotar. Algunos adoptan la forma vesicular ancha con paredes muy tenues y cubren a un solo organismo, ya que todas las diatomeas son unicelulares; sin embargo, algunas constituyen cadenas o colonias complejas que toman forma linear, larga y delgada; otras laminar o acintada, y, por último, la forma ramificada. Además, las diatomeas producen finas gotitas de aceite que les sirven como reservas nutritivas y para flotar en el seno de las aguas.