De synthese van organisch materiaal uit anorganische koolstof door fotosynthetische of chemosynthetische organismen is primaire productie. In de oceaan is fotosynthese door fytoplankton verantwoordelijk voor het overgrote deel van de primaire productie; chemosynthese draagt ​​lokaal bij aan hydrothermale bronnen en hydrothermale bronnen.

Primaire productie voedt het gehele mariene voedselweb en beïnvloedt de atmosferische koolstofdioxideconcentratie via de biologische koolstofpomp. De productie varieert enorm – van de voedselarme subtropische gyres tot de zeer productieve kustopwellingszones en de poolbloei in het voorjaar. Licht, voedingsstoffen, temperatuur en begrazing bepalen de gerealiseerde productie.

Oceanografen meten de primaire productie met behulp van incubaties met isotopenmarkers, door veranderingen in zuurstof of koolstofdioxide te volgen, en via satellietalgoritmes die de kleur van de oceaan relateren aan chlorofyl en productiviteit. De wereldwijde primaire productie in de oceanen wordt geschat op ongeveer 50 miljard ton koolstof per jaar, vergelijkbaar met de productie op het land. Veranderingen in de hoeveelheid of locatie van de primaire productie hebben een domino-effect op de visserij en de koolstofvastlegging.

Een voorjaarsbloei kan de biomassa van fytoplankton in een regio binnen enkele dagen verdubbelen wanneer licht en voedingsstoffen gunstig zijn.