Несмотря на свои чрезвычайно малые размеры, хлорелла привлекла внимание современных ученых, и не только ботаников, но и конструкторов космических кораблей и самих космонавтов. Именно хлорелла была отправлена вместе с другими живыми растениями и животными в кабине второго космического корабля. Для осуществления межпланетных путешествий в кабине нужно иметь постоянно возобновляющееся количество кислорода и свежую пищу. В кабине космонавта, как в маленьком замкнутом мирке, должен происходить круговорот веществ.

Хлорелла способна чрезвычайно быстро накапливать биомассу при выращивании, благодаря чему, этот микроорганизм стал наиболее востребованным объектом культивирования и исследования. Представители данного рода зеленых водорослей используются для экспериментальных исследований в замкнутых экологических системах жизнеобеспечения. При жизнедеятельности хлорелл выделяется большое количество кислорода в процессе фотосинтеза, что нашло применение для регенерации воздуха в замкнутых пространствах, к примеру, в космических кораблях, подводных лодках. Ведутся исследовательские работы с целью использования хлорелл как вероятного источника пищи, однако сложность состоит в том, что все питательные вещества водорослей покрыты прочной оболочкой, которую не способны разрушить пищеварительные ферменты человека. Также следует отметить важное значение этих водорослей для биологической очистки сточных вод.