يُعدّ تخليق المواد العضوية من الكربون غير العضوي بواسطة الكائنات الحية التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي أو التخليق الكيميائي إنتاجًا أوليًا. في المحيط، يُمثّل التمثيل الضوئي بواسطة العوالق النباتية الجزء الأكبر من الإنتاج الأولي؛ بينما يُساهم التخليق الكيميائي محليًا في الفتحات الحرارية والينابيع.

يُغذي الإنتاج الأولي كامل الشبكة الغذائية البحرية، ويؤثر على مستويات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي من خلال المضخة الكربونية البيولوجية. وتختلف معدلاته اختلافًا كبيرًا، من الدوامات شبه الاستوائية الفقيرة بالمغذيات إلى مناطق التيارات الصاعدة الساحلية عالية الإنتاجية وازدهار الطحالب في فصل الربيع القطبي. ويتحكم الضوء والمغذيات ودرجة الحرارة والرعي في الإنتاج الفعلي.

يقيس علماء المحيطات الإنتاج الأولي من خلال عمليات الحضانة باستخدام النظائر المشعة، وتتبع تغيرات الأكسجين أو ثاني أكسيد الكربون، وعبر خوارزميات الأقمار الصناعية التي تربط لون المحيط بالكلوروفيل والإنتاجية. ويُقدّر الإنتاج الأولي العالمي للمحيطات بنحو 50 مليار طن من الكربون سنويًا، وهو ما يُعادل الإنتاج الأرضي. وتؤثر التحولات في كمية الإنتاج الأولي أو موقعه بشكل متسلسل على مصائد الأسماك واحتجاز الكربون.

يمكن أن يؤدي ازدهار الربيع إلى مضاعفة الكتلة الحيوية للعوالق النباتية في منطقة ما في غضون أيام عندما تتوافق الإضاءة والمغذيات.