Syntesen af ​​organisk materiale fra uorganisk kulstof ved hjælp af fotosyntetiske eller kemosyntetiske organismer er primærproduktion. I havet tegner fotosyntese ved planteplankton sig for langt størstedelen af ​​primærproduktionen; kemosyntese bidrager lokalt ved udluftningsåbninger og siver.

Primærproduktionen driver hele det marine fødenet og påvirker atmosfæriske kuldioxidniveauer gennem den biologiske kulstofpumpe. Hastigheden varierer enormt - fra de næringsfattige subtropiske bølger til de meget produktive kystnære opstrømningszoner og polare forårsblomstringer. Lys, næringsstoffer, temperatur og græsning styrer den realiserede produktion.

Oceanografer måler primærproduktion med inkubationer ved hjælp af isotopiske sporstoffer, ved at spore ændringer i ilt eller kuldioxid og gennem satellitalgoritmer, der relaterer havets farve til klorofyl og produktivitet. Den globale oceaniske primærproduktion anslås til omkring 50 milliarder tons kulstof om året, hvilket kan sammenlignes med jordbaseret produktion. Ændringer i mængden eller placeringen af ​​primærproduktion har kaskadeeffekter på fiskeri og kulstofbinding.

En forårsblomstring kan fordoble fytoplanktonbiomassen i en region inden for få dage, når lys og næringsstoffer er på linje.