多为淡水型，少数生活在咸水、半咸水或海水，以及亚气生环境中。

藻体单细胞，壳面呈波状上下起伏，或平直，或弯曲，龙骨及翼状结构围绕整个壳缘，管壳缝通过翼沟与细胞内部相联系，带面窄，简单。

根据F.胡斯泰特（1930）及金德祥（1965）的分类系统，双菱藻科隶属于羽纹纲（Pennatae）双菱藻目（Surirellales）。F.E.朗德^[注]等（1990）分类系统中将硅藻作为1门，取消了双壳缝目（Biraphidinales），在硅藻纲（Bacillariophyceae）硅藻亚纲（Bacillariophycidae）下设10目，双菱藻科隶属于双菱藻目。根据J.P.科乔韦克等（2016）的淡水硅藻分类系统，双菱藻科隶属于双菱藻目，包含淡水分布的4属。

代表性属为波缘藻属（Cymatopleura），壳面提琴形，或线形至椭圆形，具一个环绕壳面的壳缝系统。壳面顶轴方向呈横向波纹，一般在壳面中部较浅，上下壳面的波纹准确互补。壳面强烈硅质化。壳缝系统位于浅的龙骨上。线纹单列，由小圆孔组成。