सूर्य की रोशनी से जगमगाते ऊपरी महासागर में, सूक्ष्म शैवाल और बड़े समुद्री शैवाल प्रकाश ऊर्जा को ग्रहण करते हैं और कार्बन डाइऑक्साइड और पानी को कार्बनिक पदार्थ और ऑक्सीजन में परिवर्तित करते हैं। यह प्रक्रिया—प्रकाश संश्लेषण—लगभग सभी समुद्री खाद्य श्रृंखलाओं का आधार बनती है और पृथ्वी के वायुमंडल में ऑक्सीजन का एक बड़ा हिस्सा प्रदान करती है।

समुद्री प्रकाश संश्लेषण का अधिकांश भाग पादप पादपों द्वारा किया जाता है। इनकी उत्पादकता प्रकाश द्वारा सीमित होती है, जो गहराई के साथ घटता जाता है, और नाइट्रोजन, फास्फोरस और आयरन जैसे पोषक तत्वों द्वारा भी सीमित होती है। वह गहराई जहाँ प्रकाश संश्लेषण श्वसन को संतुलित करता है, उसे क्षतिपूर्ति गहराई कहते हैं; इससे नीचे शुद्ध वृद्धि को बनाए रखना संभव नहीं होता। प्रकाश और पोषक तत्वों में मौसमी और क्षेत्रीय भिन्नताएँ वसंत ऋतु में होने वाले प्रस्फुटन और अल्पपोषी उपोष्णकटिबंधीय रेगिस्तानों के परिचित पैटर्न का निर्माण करती हैं।

प्रकाश संश्लेषण को मापने के लिए बोतल इनक्यूबेशन, फ्लोरेसेंस तकनीक और क्लोरोफिल के उपग्रह अनुमानों का उपयोग किया जाता है। उत्पादित कार्बनिक कार्बन या तो खाद्य श्रृंखला को ऊर्जा प्रदान करता है, ऊपरी महासागर में श्वसन द्वारा अवशोषित होता है, या जैविक कार्बन पंप के हिस्से के रूप में गहरे महासागर में समा जाता है। तापमान, स्तरीकरण और पोषक तत्वों की आपूर्ति में परिवर्तन पहले से ही समुद्री प्राथमिक उत्पादन के पैटर्न को बदल रहे हैं।

• प्रकाश ऊर्जा का कार्बनिक पदार्थ में रूपांतरण
• यह क्रिया मुख्यतः महासागर में पाए जाने वाले फाइटोप्लांकटन द्वारा की जाती है।
• समुद्री खाद्य श्रृंखला का आधार और ऑक्सीजन का स्रोत
• प्रकाश और पोषक तत्वों द्वारा सीमित