La collection vivante d'algues d'eau douce du Muséum, créée à la fin des années 1920 par Marcel Lefèvre et par le Pr Pierre Allorge, a été pérennisée sous l'impulsion de Pierre Bourrelly. Elle comprenait 102 souches en 1953, 377 souches en 1963. La collection en compte actuellement 210 répertoriées et informatisées, représentant quatre des principales lignées algales : les algues vertes, les Cyanophytes ou Cyanobactéries (algues bleues), les Euglénophytes et les Rhodophytes (algues rouges).
Plus de 600 souches sont en attente d'intégration. Les microalgues de l'algothèque proviennent du monde entier. Elles sont conservées essentiellement par culture en milieu liquide et entretenues par repiquage. L'algothèque représente à la fois une banque historique de gènes (certaines souches ayant été isolées il y a près de 60 ans) et une collection scientifique, support d'études systématiques. Elle est la plus grande collection d'algues dulçaquicoles de France. À noter l'existence au sein du laboratoire d'une collection de Cyanobactéries toxiques (acronyme : PMC).

L'algothèque fournit des souches de références (ex : Scenedesmus subspicatus) pour des essais écotoxicologiques, des études écologiques et d'éradication (protection des monuments historiques, etc.) et des tests de normalisation AFNOR et ISO. Elle constitue un réservoir de molécules actives et est exploitée par les industriels : un criblage partiel de la collection a été réalisé en 1997 par la société Thallia Pharmaceuticals. Des échanges et des partenariats sont établis avec d'autres collections - Institut Pasteur et Université de Caen, CCAP de Cambridge (Royaume-Uni), UTEX à Austin (Texas, États-Unis) -, des instituts de recherche (IRD, IFREMER, etc.) et l'AFSSA.
L'algothèque constitue également un remarquable support pédagogique. Elle approvisionne les établissements d'enseignement du secondaire et du supérieur qui réalisent des expérimentations utilisant des microalgues (collaboration du laboratoire avec trois classes préparatoires en biologie en 1999-2000). La collection est également utilisée pour des études et des stages d'initiation à la systématique. Les prêts et l'accueil des visiteurs sont gérés par C. Yéprémian.

La collection, informatisée et complétée à chaque acquisition, est enregistrée sous l'acronyme ALCP.