海洋生態系統的最基本特徵是能量透過食物鏈不斷地單向流動，物質在食物鏈與無機環境之間不斷地反覆迴圈海洋生物群落各個種之間的食物關係十分複雜，可連結成鏈狀或網狀（食物鏈或食物網）。過去人們只注意海洋的牧食食物鏈，但20世紀60年代後發現，在河口、內灣、紅樹林和淺海水域，碎屑食物鏈也很重要。碎屑主要包括海洋植物的碎屑、動物沒有消化的殘渣和陸地注入的碎屑等。已知有不少海洋動物以碎屑為食物，在河口及淺海水域，估計總的初級生產量大約有50%是透過碎屑食物鏈的。食物鏈的長短不一，長的可有5～6個環節，雜食性動物還可同時佔據不同的營養級。海洋動物對食物的選擇不如陸地動物嚴格，能攝食多種食物。在海洋中尚未發現在陸地上見到的那種單食性種類。例如，中國閩南一臺灣淺灘漁場的二長棘鯛是底棲魚，其食料生物種類廣泛，包括長尾類（細鰲蝦、褐蝦）、底棲端足類（鉤蝦亞目）、瓣鰓類（短齒蛤、鳥蛤、簾蛤）、介形類（尖尾海螢）和多毛類（沙蠶、似柱蟲），還攝食櫻蝦類（日本毛蝦）、糠蝦類、輻蛇尾、海膽類、星蟲類、腹足類、掘足類、短尾類、海葵類和魚類。海洋動物的捕食與被捕食關係相當複雜。大多數動物的幼體和成體的食性往往不同，可以處於不同的營養級。鯡魚的幼體為箭蟲所攝食，而箭蟲卻是成體鯡魚的一種重要餌料。植食動物多是濾食性種類，以浮游植物或有機顆粒為食。植食動物主要包括橈足類等小型甲殼動物、被囊動物、毛顎動物和水母等浮游動物，還有貽貝、牡蠣和扇貝等底棲動物以及植食性魚類等。浮游動物與浮游植物雜居在同一水層，在水中能作垂直移動，其種群組成和數量也有明顯的季節變化。海洋動物的生產力，指一定時間內一群動物所增加的身體物質總重量。但對浮游動物生產力的測定有相當困難，常只能間接估算。南極磷蝦有很高的群聚性和生產量。曾觀察到有一群磷蝦連綿幾平方公里，在水中厚達1800米，總計約有1000萬噸。據估計，南極海洋的磷蝦現存量約達20億噸。次級生產力與個體大小、發育階段、餌料質量和數量、攝食率、同化效率以及溫度等有直接關係。有的動物濾食率很高，比如一個海鱒類個體，每分鐘可濾食100毫升，它對餌料沒有選擇性。海洋植食性動物的同化效率比陸地動物高，可達80%～90%。除攝食外，有些無脊椎動物以及海洋動物幼蟲，還能直接從水環境中吸收溶解的有機物質（氨基酸、脂肪酸、多醣及其水解產物）。無脊椎動物幼蟲從溶解有機物質直接吸收的碳可能佔其代謝需要量的21%～57%。曾有報道，海島哲水蚤對無機和有機顆粒有識別能力，能從混合物中選擇攝食有機物。