Di lapisan atas laut yang terkena sinar matahari, alga mikroskopis dan rumput laut yang lebih besar menangkap energi cahaya dan mengubah karbon dioksida dan air menjadi materi organik dan oksigen. Proses ini—fotosintesis—membentuk dasar hampir semua jaring makanan laut dan memasok sebagian besar oksigen di atmosfer Bumi.

Fitoplankton melakukan sebagian besar fotosintesis di lautan. Produktivitas mereka dibatasi oleh cahaya, yang berkurang seiring kedalaman, dan oleh nutrisi seperti nitrogen, fosfor, dan besi. Kedalaman di mana fotosintesis menyeimbangkan respirasi disebut kedalaman kompensasi; di bawahnya, pertumbuhan bersih tidak dapat dipertahankan. Variasi musiman dan regional dalam cahaya dan nutrisi menciptakan pola-pola yang umum ditemukan pada mekarnya fitoplankton di musim semi dan gurun subtropis oligotrof.

Pengukuran fotosintesis melibatkan inkubasi dalam botol, teknik fluoresensi, dan perkiraan klorofil dari satelit. Karbon organik yang dihasilkan dapat menjadi bahan bakar jaring makanan, direspirasi di lapisan atas laut, atau tenggelam ke laut dalam sebagai bagian dari pompa karbon biologis. Perubahan suhu, stratifikasi, dan pasokan nutrisi telah mengubah pola produksi primer laut.

• Konversi energi cahaya menjadi materi organik
• Dilakukan terutama oleh fitoplankton di lautan.
• Dasar jaring makanan laut dan sumber oksigen
• Dibatasi oleh cahaya dan nutrisi