Розмір хоанофлагелят зазвичай перевищує 10 мікрон. Клітини демонструють виразну полярність, яка задається положенням єдиного джгутика. У багатьох представників протилежним кінцем клітина прикріплюється до субстрату або занурена в позаклітинний матрикс колонії. Деякі хоанофлагелляти здатні виділяти келихоподібні «будиночки», які у морських форм складаються з витончено переплетених між собою кремнієвих ниток. Прісноводні представники будують будиночок з целюлози.
Джгутик оточений віночком (комірцем) з мікроворсинок, які щільно прилягають одна до одної. Мікроворсинки — пальцеподібні вирости клітини, укріплених актиновим цитоскелетом. Биття джгутика створює струмені рідини, спрямовані вздовж нього від клітини. При цьому вода постійно надходить всередину комірця, проходячи між мікроворсинок. Ці струмені використовуються хоанофлагеллятами при харчуванні: великі частки (бактерії, детрит) відціджуються мікроворсинками і можуть бути поглинені шляхом фагоцитозу.
У плаваючих у товщі води хоанофлагелят рух джгутика також використовується для локомоції. При цьому організм переміщається з допомогою джгутика подібно до інших представників групи Opisthokonta — грибів і багатоклітинних тварин.
Багато видів, наприклад, з роду Proterospongia утворюють прості колонії,[1] шляхом групування особин.[2]
У 2008 р був повністю розшифрований геном одного з видів хоанофлагелят — Monosiga brevicollis[3]. У геномі моносиґи близько 9200 генів, причому присутні 23 гени кадгеринів і ряд інших генів, типових для багатоклітинних тварин, але відсутніх у більшості інших груп найпростіших.
Подібність будови комірця апарату хоанофлагелят з аналогічними структурами хоаноцитів губок і циртоцитів справжніх багатоклітинних тварин (Eumetazoa), відзначена вже в XIX столітті, призвела до висловлення гіпотези про близьку спорідненість хоанофлагелят і губок, яка в подальшому була прийнята практично повсюдно. Існує, проте, й інша точка зору, згідно з якою хоанофлагеляти — не сестринська група для губок, а дочірня, яка виникла шляхом значного спрощення будови.
