Thực vật là sinh vật tự dưỡng, có nghĩa là chúng tự sản xuất thức ăn bằng cách sử dụng năng lượng từ mặt trời. Thực vật có thể tồn tại dưới nước miễn là chúng ở đủ gần bề mặt mà chúng vẫn có đủ ánh sáng mặt trời để duy trì quá trình quang hợp.
Có hai loại thực vật chính được tìm thấy trong đại dương: thực vật có rễ bám vào đáy đại dương và thực vật trôi tự do trong nước. Các loài thực vật bám rễ dưới đáy đại dương không được tìm thấy sâu hơn vài trăm feet vì ánh sáng mặt trời không thể chiếu sâu vào đại dương. Khu vực mà những loài thực vật này có thể phát triển chiếm một phần rất nhỏ của đại dương.
Thực vật phong phú nhất được tìm thấy trong đại dương là thực vật phù du. Thực vật phù du là những sinh vật tự dưỡng đơn bào trôi dạt khắp các vùng nước bề mặt của đại dương. Thực vật phù du quá nhỏ để có thể nhìn thấy bằng mắt thường, nhưng các cụm lớn có thể làm cho bề mặt đại dương có màu xanh lục. Những cây này cần ánh sáng mặt trời và chất dinh dưỡng dồi dào để phát triển. Các vùng biển nhiệt đới có nhiều ánh sáng mặt trời nhất, nhưng lại thiếu đủ chất dinh dưỡng, đặc biệt là nitơ và phốt pho. Do đó, hầu hết thực vật phù du được tìm thấy ở những vùng nước mát hơn, nơi các phần sâu hơn của đại dương mang những chất dinh dưỡng thiết yếu này lên bề mặt. Thực vật phù du, thực vật biển và tảo cung cấp một lượng oxy cao cho thế giới. Chúng cũng hấp thụ một lượng lớn carbon dioxide do quá trình quang hợp.
