Les cinq principaux groupes d'organismes unicellulaires sont les protozoaires, les archées, les bactéries, les champignons unicellulaires et les algues unicellulaires. Alors que les organismes unicellulaires peuvent être eucaryotes ou procaryotes, la plupart sont des procaryotes. Les deux domaines dans lesquels les cellules procaryotes sont divisées sont les archées et les bactéries.
Même si les protozoaires sont des organismes unicellulaires, ils sont biologiquement classés comme eucaryotes. Les eucaryotes sont des organismes dont les cellules ont des noyaux. Malgré leur simplicité, les protozoaires ont des similitudes avec les animaux, comme la mobilité. Les algues unicellulaires et les champignons, qui peuvent être assez gros malgré leur anatomie simple, sont également des eucaryotes.
Jusqu'à la fin des années 1970, Microbe World affirmait que les scientifiques pensaient que les archées étaient un type de bactérie. Cependant, même s'ils se ressemblent et partagent de nombreuses similitudes, la constitution génétique de ces deux micro-organismes est différente. Les archées et les bactéries sont des exemples d'organismes unicellulaires procaryotes. Les archées et les bactéries sont deux des trois domaines principaux que la plupart des biologistes utilisent pour regrouper les organismes vivants.
Les archées ont été découvertes en plein essor dans des conditions extrêmes, telles que des sources chaudes et des bouches d'aération sous-marines chaudes, ainsi que dans des environnements très acides. Les bactéries peuvent également être trouvées dans des environnements extrêmes ainsi que presque partout ailleurs, ce qui en fait l'un des groupes les plus diversifiés de la planète.