Studi tentang kehidupan di laut disebut biologi kelautan. Bidang ini mencakup organisme mulai dari virus dan bakteri hingga paus, dan lingkungan mulai dari zona pasang surut hingga palung terdalam. Pertanyaan-pertanyaan yang diajukan berkisar dari dasar molekuler adaptasi hingga dinamika seluruh ekosistem.

Ahli biologi kelautan menggunakan penyelaman, jaring, kendaraan yang dioperasikan dari jarak jauh, alat molekuler, dan observatorium jangka panjang untuk menyelidiki bagaimana organisme berfungsi, berinteraksi, dan merespons perubahan. Bidang ini tumpang tindih dengan oseanografi, ekologi, fisiologi, dan ilmu konservasi. Penemuan-penemuan baru secara teratur merevisi buku teks—spesies baru, hubungan simbiosis yang tak terduga, dan habitat yang sebelumnya tidak diketahui terus bermunculan.

Biologi kelautan terapan memberikan informasi penting bagi pengelolaan perikanan, akuakultur, perencanaan konservasi, dan penilaian dampak polusi dan perubahan iklim. Minat masyarakat sangat tinggi karena kehidupan laut memiliki nilai ekonomi yang penting dan juga sangat menarik. Pelatihan dalam disiplin ilmu ini menggabungkan kerja lapangan, analisis laboratorium, dan keterampilan kuantitatif.

Setiap pelayaran penelitian masih berpotensi membawa pulang organisme yang belum pernah dideskripsikan oleh siapa pun.