A fotoszintetizáló vagy kemoszintetizáló élőlények szervetlen szénből történő szerves anyag szintézise az elsődleges termelés. Az óceánban a fitoplankton fotoszintézise teszi ki az elsődleges termelés nagy részét; a kemoszintézis lokálisan járul hozzá a kürtőknél és szivárgásoknál.

Az elsődleges termelés táplálja a teljes tengeri táplálékhálózatot, és a biológiai szénpumpán keresztül befolyásolja a légköri szén-dioxid-szintet. Az arányok óriási mértékben eltérnek – a tápanyagban szegény szubtrópusi örvényektől a rendkívül produktív part menti feláramlási zónákig és a sarki tavaszi virágzásokig. A fény, a tápanyagok, a hőmérséklet és a legeltetés szabályozza a megvalósult termelést.

Az oceanográfusok izotópos nyomjelzőket használó inkubációkkal, az oxigén- vagy szén-dioxid-változások nyomon követésével, valamint műholdas algoritmusok segítségével mérik az elsődleges termelést, amelyek az óceán színét a klorofillhoz és a termelékenységhez kapcsolják. A globális óceáni elsődleges termelést nagyjából évi 50 milliárd tonna szénre becsülik, ami összehasonlítható a szárazföldi termeléssel. Az elsődleges termelés mennyiségének vagy helyének változásai kaszkádszerű hatással vannak a halászatra és a szén-dioxid-megkötésre.

Egy tavaszi virágzás néhány napon belül megduplázhatja egy régió fitoplankton biomasszáját, ha a fény és a tápanyagok összhangba kerülnek.