En stor andel av alt liv på jorden lever i havet. Den nøyaktige størrelsen på alt dette livet er ukjent, ettersom mange arter i havet fortsatt ikke er bli oppdaget. Havet er en kompleks tredimensjonal verden som dekker omtrent 71 % av jordens overflate. Habitatene som er studert i marinbiologi omfatter alt fra de bittesmå lagene av overflatevann der organismer og abiotiske enheter kan være fanget i overflatespenningen mellom havet og atmosfæren, til dypet av dyphavsgropene, noen ganger 10 000 meter eller mer under overflaten av havet. Særskilte habitater er blant annet estuarer ved elvemunninger, korallrev, tareskoger, enger med sjøgras, omgivelsene til undervannsfjell og hydrotermisk skorsteiner, tidevannsbassenger, mudrete, sand- og steinbunner, og det åpne hav (pelagisk sone), hvor faste enheter er sjeldne og overflaten av vann er den eneste synlige grensen. Organismene som ble studert spenner fra mikroskopisk planteplankton og dyreplankton til enorme hvaler på 25–32 meter lange. Marin økologi er læren om hvordan marine organismer samhandler med hverandre og miljøet. Alger utgjør den viktigste gruppen av primærprodusenter i havet, og gir derved grunnlaget for det rike dyrelivet. Organismene som lever i havet er helt tilpasset et liv i saltvann, og de vil ikke kunne overleve lengre tid på land. Marine organismer finnes fra fjæra og til de største dyp i verdenshavene, og i de frie vannmasser. Hovedgruppene er bakterier, alger, virvelløse dyr, fisk og marine pattedyr. Studiet av formering, levesett og bestandutvikling til kommersielt viktige fiskearter blir av og til skilt ut fra marinbiologi og kalt fiskeribiologi.