În apele întunecate de sub zona luminată de soare, multe organisme își produc propria lumină. Bioluminescența este producerea chimică a luminii de către creaturile vii, realizată prin reacții care implică luciferine și enzime luciferază sau prin intermediul bacteriilor simbiotice.

Lumina poate servi drept momeală pentru pradă, semnal de avertizare, camuflaj împotriva luminii care se apropie de valuri sau mijloc de comunicare. Peștii de adâncime, meduzele, calmarii și nenumărate organisme planctonice licăresc, strălucesc sau eliberează nori luminoși. În apele de suprafață, înflorirea dinoflagelatelor poate face ca valurile să strălucească noaptea.

Fenomenul este mult mai frecvent în ocean decât pe uscat. Studierea bioluminescenței a oferit instrumente pentru cercetarea biomedicală și a inspirat noi metode de imagistică. Scafandrii și piloții de submersibile descriu adesea experiența stimulării unui câmp de plancton strălucitor ca fiind una dintre cele mai memorabile priveliști de pe mare.

O singură plasă pescuită din adâncuri poate conține zeci de specii luminoase.