Hệ sinh thái biển bao gồm cộng đồng sinh vật tương tác lẫn nhau và môi trường vật lý, hóa học mà chúng sinh sống. Ranh giới có thể được vạch ra xung quanh một vũng thủy triều, một khu rừng tảo bẹ, một rạn san hô, một cửa sông, hoặc toàn bộ lưu vực đại dương, tùy thuộc vào quy mô quan tâm.

Năng lượng thường đi vào hệ sinh thái thông qua quá trình quang hợp của thực vật phù du, rong biển hoặc cỏ biển, hoặc thông qua quá trình hóa tổng hợp tại các miệng phun và mạch nước ngầm. Chất dinh dưỡng, ánh sáng, nhiệt độ và chất nền định hình cấu trúc của quần xã sinh vật. Các phản hồi giữa sinh vật và môi trường của chúng—chẳng hạn như việc san hô tạo rạn hoặc cỏ biển ổn định trầm tích—tạo ra các môi trường sống, từ đó ảnh hưởng đến việc sinh vật nào có thể sống ở đó.

Hệ sinh thái biển cung cấp thực phẩm, bảo vệ bờ biển, lưu trữ carbon và giá trị văn hóa. Chúng đang chịu áp lực đồng thời từ đánh bắt cá, ô nhiễm, sự nóng lên toàn cầu, axit hóa và phá hủy môi trường sống. Quản lý dựa trên hệ sinh thái cố gắng duy trì tính toàn vẹn của các hệ thống này thay vì chỉ tập trung vào một loài riêng lẻ. Quan sát dài hạn là điều cần thiết để phân biệt sự biến đổi tự nhiên với sự thay đổi có định hướng.

Ngay cả một mảng cỏ biển nhỏ cũng hoạt động như một hệ sinh thái khép kín với các sinh vật sản xuất, sinh vật tiêu thụ và sinh vật phân hủy riêng.