Die Armleuchteralgen sind mehrere hundert Millionen Jahre alt
(sie wurden bereits für das Erdzeitalter des Devon nachgewiesen)
und nahezu auf der ganzen Welt in etwa 300 Arten verbreitet.
In Deutschland kommen davon ungefähr 30 Arten vor. Der deutsche Name soll auf das ähnliche Aussehen der Quirläste zu vielarmigen Kerzenleuchtern hinweisen.
Auch wenn die Armleuchteralgen manchmal zu den Grünalgen gezählt werden, bilden sie eine eigene Gruppe innerhalb der biologischen Systematik.
Vom Aussehen her stark an Schachtelhalme erinnernd wachsen die Armleuchteralgen als sprossender Zweig (Thallus), der über einen Meter lang werden kann und am Gewässergrund verankert ist.
An diesem Thallus sprießen die oben bereits erwähnten Quirläste, die auch der Sitz der Fortpflanzungszellen (Gameten) sind. Neben der üblichen Eibefruchtung findet jedoch auch teilweise eine vegetative Vermehrung über Wurzelknöllchen statt. Anhand der Ausprägung sämtlicher einzelnen Merkmale lassen sich die unterschiedliche Arten unter Zuhilfenahme eines Stereomikroskops auseinander halten.
Die Armleuchteralgen bevorzugen für gewöhnlich sauberes, mit wenig Nährstoffen und viel Kalk versehenes Wasser in bis zu 60 m Tiefe. Einige Pionierarten wie zum Beispiel die Gewöhnliche oder die Zerbrechliche Armleuchteralge oder die Biegsame Glanzleuchteralge siedeln auch in Baggerseen und Regenwassertümpeln. Dabei sind sie imstande flächenteppichartige Unterwasserwiesen zu bilden, die allerdings ebenso plötzlich verschwinden können wie sie entstanden sind. Abgesehen von den obigen, häufig vorkommenden Armleuchteralgen-Arten stehen ein Großteil dieser Algen auf der Roten Liste und gelten somit als gefährdet oder sogar als vom Aussterben bedroht.
Armleuchteralgen tragen durch die Bindung von anorganischen Kohlenstoffverbindungen in hohem Maße zur Entkalkung von Gewässern bei, was ihnen eine wichtige ökologische Rolle zuweist.