海洋浮游生物的其中一个重要类群是浮游植物。
海洋中，浮游植物被誉为上帝，正是由于它们的作用，才使其他生物能够依赖它们生存，使海洋生机勃勃，充满活力。
浮游植物是自养生物。也就是说，它本身含有叶绿素或其他色素体，能吸收太阳光能，并利用这些太阳辐射的光能和水中、空气中的二氧化碳进行光合作用，自己制造有机物，主要产物是碳水化合物和氧气。它们本身就是一座座小型的绿色加工厂。它们是水域生态系统中的主要生产者，为其他生物提供了饵料、食物和必需的能量，在生态学研究中，它们叫作初级生产力。这类生物主要包括海洋细菌和一些单细胞藻类，如硅藻、甲藻、蓝藻、黄藻等。浮游植物的数量极多，分布在世界的各个水域中。
浮游植物的个体十分微小，要在高倍显微镜下才能看得清楚。但有时，它们也会几个细胞或几十个细胞聚集在一起，形成群体。它们通常由于细胞中所含色素的不同，而呈现不同的颜色。每逢繁殖季节到来的时候，由于它们的大量聚集，会使海水颜色发生变化，形成赤潮。浮游植物形成的赤潮对渔业特别是贝、虾养殖业危害极大。
有些浮游植物具有富集同位素的能力，可以作为放射性同位素的指标种。例如硅藻类的中肋骨条藻就可以作为三废污染的指标种。
还有些浮游植物如根管藻等，在繁殖期内因为数量太多，并且聚集在一起，虽然不能形成赤潮，但却可以阻碍或改变一些鱼类如鲱鱼的洄游路线，从而使人类在鲱鱼洄游时捕获鲱鱼量降低，对渔业十分有害。
浮游植物的发光是非常显著的。如夜光藻受到刺激时能发出一种淡蓝色的闪光，多边漆沟藻在夜间能发出蓝绿色的闪光。夜晚的海中，鳞光闪闪，被人们称为火海、火星潮，这些正是由于发光的浮游植物大量聚集的结果。