Жизнь на планете Земля изначально зародилась и долгое время эволюционировала только в океане. В теплых водах древних морей возник и постепенно стал развиваться процесс фотосинтеза, в ходе которого под воздействием солнечного света в воде из неорганического материала стало производиться органическое вещество и появились крошечные организмы фитопланктона – одноклеточные зеленые морские растения. В ходе дальнейшей эволюции фитопланктон оказался фундаментом, на котором была выстроена огромная пирамида океанской жизни от мельчайших водорослей до гигантских китов.

Биологический мир океана принято разделять на три группы: планктон, нектон и бентос. К планктону относят все растительные и животные организмы, которые не имеют возможности самостоятельного передвижения и перемещаются только вместе с тем объемом воды, в котором находятся, под действием ветра, течений и других подобных внешних факторов. В состав нектона входят все свободно плавающие морские организмы: рыбы, кальмары, скаты, морские млекопитающие. К бентосу причисляют организмы, жизненный цикл которых проходит на дне. Еще выделяют сообщества животных и растительных организмов, обитающих у поверхности воды, граничащей с атмосферой, которые называют нейстоном.

Флора и фауна Мирового океана насчитывают более 200 тысяч видов. К основным представителям флоры относятся одноклеточные водоросли, в меньшей степени многоклеточные, обитающие в прибрежной зоне и грибы. В морской фауне многочисленны простейшие, губки, черви, кишечнополостные, моллюски, мшанки, ракообразные, иглокожие, рыбы и млекопитающие. Зоопланктон по видовому составу в наибольшей степени представлен ракообразными, среди которых многочисленны креветки. Во всей толще воды и донных отложениях встречаются бактерии.

Исследование жизни и условий обитания водных организмов проводят специалисты в области гидробиологии. Морских гидробиологов интересуют законы формирования биологической продуктивности океанов и морей, их биологическая структура. В задачи гидробиологии входит исследование биологического разнообразия, влияния на биологические сообщества природных факторов и хозяйственной деятельности человека, разработка научных основ рационального использования биологических ресурсов водной среды.

Химический состав воды, совокупность и концентрация биогенных элементов, растворённых газов, характер донных отложений, прозрачность воды находятся под влиянием водных организмов и в значительной степени определяются их жизнедеятельностью. Методы гидробиологии используются для оценки степени загрязнения вод по присутствию определенных индикаторных организмов (биологический анализ качества вод). Изучается биология водных организмов, способствующих процессам самоочищения вод.