在阳光照射层以下的黑暗水域中，许多生物能够自行发光。生物发光是指生物体通过化学方式产生光，这种发光现象是通过涉及荧光素和荧光素酶的反应，或通过共生细菌实现的。

这种光可以作为诱饵吸引猎物、发出警告信号、伪装以躲避下射光，或者作为一种交流方式。深海鱼类、水母、鱿鱼和无数浮游生物会闪烁、发光或释放发光云。在表层水域，甲藻的大量繁殖可以让海浪在夜间闪闪发光。

这种现象在海洋中比在陆地上更为常见。对生物发光的研究为生物医学研究提供了工具，并启发了新的成像方法。潜水员和潜水器驾驶员常常将刺激发光浮游生物群落的经历描述为海洋中最令人难忘的景象之一。

从深海捕捞上来的一张网可能包含数十种发光物种。