Metabolizm okrzemek opiera się przede wszystkim na fotosyntezie, ponieważ są to organizmy autotroficzne zawierające chloroplasty z chlorofilem a i c oraz innymi barwnikami pomocniczymi, które umożliwiają przekształcanie światła słonecznego w energię chemiczną.
Dzięki fotosyntezie okrzemki wytwarzają związki organiczne z dwutlenku węgla i wody, a przy tym uwalniają tlen, co przyczynia się do natleniania środowiska wodnego. Okrzemki magazynują nadmiar energii w postaci oleistych substancji zapasowych oraz chryzolaminaryny, które mogą być wykorzystywane w warunkach niedoboru światła.
Ponadto metabolizm okrzemek obejmuje również procesy oddychania komórkowego, które umożliwiają uwolnienie energii zgromadzonej w związkach organicznych do potrzeb komórki.