Bên trong mô của nhiều loài san hô, sò khổng lồ và hải quỳ có các loại tảo đơn bào được gọi là zooxanthellae. Những loài tảo roi này thực hiện quá trình quang hợp và chuyển một phần lớn các hợp chất hữu cơ thu được cho vật chủ động vật, đổi lại vật chủ cung cấp sự bảo vệ và nguồn dinh dưỡng trong vùng nước nhiệt đới nghèo dinh dưỡng.

Mối quan hệ cộng sinh này là nền tảng cho năng suất của rạn san hô. Tảo cộng sinh (zooxanthellae) cũng góp phần tạo nên màu sắc rực rỡ cho các rạn san hô khỏe mạnh. Khi san hô bị căng thẳng do nhiệt độ cao hoặc các yếu tố khác, chúng có thể thải bỏ tảo cộng sinh và bị tẩy trắng, mất cả màu sắc lẫn nguồn năng lượng chính. Các kiểu gen khác nhau của tảo cộng sinh mang lại khả năng chịu nhiệt khác nhau, một thực tế là cơ sở của một số chiến lược phục hồi rạn san hô.

Mối quan hệ này là mối cộng sinh bắt buộc đối với các loài san hô tạo rạn ở vùng nước nông; nếu không có tảo cộng sinh (zooxanthellae), chúng không thể lắng đọng canxi cacbonat đủ nhanh để xây dựng rạn san hô. Nghiên cứu sự đa dạng và sinh lý học của các loài tảo này rất quan trọng để hiểu được cách các rạn san hô có thể phản ứng với hiện tượng ấm lên của đại dương.

Một polyp san hô đơn lẻ có thể chứa hàng triệu tế bào tảo cộng sinh (zooxanthellae) bên trong mô của nó.