V sluncem zalité horní vrstvě oceánu mikroskopické řasy a větší mořské řasy zachycují světelnou energii a přeměňují oxid uhličitý a vodu na organickou hmotu a kyslík. Tento proces – fotosyntéza – tvoří základ téměř všech mořských potravních řetězců a dodává podstatnou část kyslíku do zemské atmosféry.

Fytoplankton provádí převážnou část oceánské fotosyntézy. Jeho produktivita je omezena světlem, které s hloubkou klesá, a živinami, jako je dusík, fosfor a železo. Hloubka, ve které fotosyntéza vyvažuje dýchání, je kompenzační hloubka; pod ní nelze udržet čistý růst. Sezónní a regionální výkyvy světla a živin vytvářejí známé vzorce jarního kvetení a oligotrofních subtropických pouští.

Měření fotosyntézy zahrnuje inkubace v lahvích, fluorescenční techniky a satelitní odhady chlorofylu. Produkovaný organický uhlík buď pohání potravní řetězec, je vdechován v horních vrstvách oceánu, nebo klesá do hlubokého oceánu jako součást biologické uhlíkové pumpy. Změny teploty, stratifikace a zásobování živinami již mění vzorce mořské primární produkce.

• Přeměna světelné energie na organickou hmotu
• Provádí se převážně fytoplanktonem v oceánu
• Základ mořských potravních sítí a zdroj kyslíku
• Omezeno světlem a živinami