其特点是催化效率高、能量消耗小、生产过程清洁。

微藻制氢有两种基本方式：直接生物光解水产氢和间接生物光解水产氢。直接生物光解水产氢是指在微藻叶绿体上存在一种可逆氢化酶，在特殊条件（厌氧环境或较低pH）或当光合传递链上的电子过剩时，过多的电子就会传到可逆氢化酶的反应中心，最终催化还原基质中的质子为分子氢，该过程不需要额外的腺嘌呤核苷三磷酸（ATP），其能量直接来源于光系统。该方式最大的缺陷是产氢的同时产生的氧气；而氧气是氢化酶的强抑制剂，降低反应系统中氧气浓度，维持系统持续产氢，对抽气设备要求高，且极为耗能，在实践中较难进行。间接生物光解水产氢是将氧气和氢气的产生过程在时间和（或）空间上分离，以避免氧气对氢化酶的抑制。第一阶段在有氧环境中，微藻通过正常的光合作用固定二氧化碳，并合成含氢生物质，同时释放出氧气。第二阶段在无氧条件下，细胞物质通过糖酵解和三羧酸循环产生电子，电子最终传递给氢化酶产氢，通常在无硫培养基中进行第二阶段的培养，因为在缺乏硫的条件下，光合产氧和二氧化碳固定速率会急剧下降。

典型的间接生物光解水产氢工艺分为三个步骤：在含硫培养基中进行微藻的培养，光合作用形成大量的碳水化合物储存于细胞体内；收集正常生长的微藻细胞；在密闭的厌氧反应器中利用无硫培养基进行碳水化合物的分解代谢并产氢。最后一步完成后，微藻生物量将返回到第一步来重复这个循环。

然而，微藻的光生物产氢仅在试验阶段得到证实，真正生产技术的产业化仍需克服很多关键技术环节及解决很多工程技术问题。